5 Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien gegenüber Lithium-Polymer-Batterien

In der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft der Energiespeichertechnologie haben sich lithiumbasierte Batterien als Spitzenreiter herauskristallisiert, die effiziente und kompakte Energielösungen für eine breite Palette von Anwendungen bieten. Unter ihnen haben sich Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) und Lithium-Polymer-Batterien (LiPo) als herausragende Wahl für die Energiespeicherung und Stromversorgung in verschiedenen Branchen etabliert. Obwohl beide unterschiedliche Vorteile besitzen, wird dieser Artikel die zahlreichen Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien beleuchten und erklären, warum sie ihre Lithium-Polymer-Gegenstücke oft übertreffen.

Lassen Sie uns zunächst über die Lithium-Ionen-Batterie sprechen:
Lithium-Ionen-Batterien:

Lithium-Ionen-Batterien, oft abgekürzt als Li-Ionen-Batterien, sind eine beliebte und vielseitige Form der wiederaufladbaren Energiespeicherung. Aufgrund ihrer beeindruckenden Energiedichte, Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit sind sie zur ersten Wahl für zahlreiche Anwendungen geworden. Diese Batterien bestehen aus Lithiumverbindungen als Kathoden und bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie zur bevorzugten Wahl für die Stromversorgung einer breiten Palette moderner Geräte und Systeme machen.

Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien:

1. Hohe Energiedichte: Lithium-Ionen-Batterien speichern im Verhältnis zu ihrer Größe und ihrem Gewicht eine beträchtliche Menge an Energie, was sie ideal für tragbare Elektronik und Elektrofahrzeuge macht.
2. Langlebigkeit: Sie haben eine lange Lebensdauer mit einer hohen Anzahl von Lade- und Entladezyklen, was den Bedarf an häufigem Austausch reduziert und die Abfallmenge minimiert.
3. Sicherheitsmerkmale: Li-Ionen-Batterien sind mit Schutzschaltungen und thermischen Kontrollen ausgestattet, was sie von Natur aus sicherer macht und weniger anfällig für Überhitzung oder Kurzschlüsse.
4. Wirkungsgrad: Diese Batterien haben eine geringere Selbstentladungsrate, d. h. sie können ihre Ladung über längere Zeiträume aufrechterhalten, wenn sie nicht benutzt werden, was sie zu einer energieeffizienten Wahl macht.
5. Vielseitigkeit: Lithium-Ionen-Batterien können für eine breite Palette von Anwendungen konzipiert werden, von kleinen, kompakten Zellen für Smartphones bis hin zu großen Batteriepaketen für Elektrofahrzeuge, und lassen sich so an verschiedene Bedürfnisse und Geräte anpassen.

Was ist nun eigentlich ein Lithium-Polymer-Akku?

Lithium-Polymer-Batterien werden oft als LiPo-Batterien bezeichnet, aber da sie keine Polymere enthalten, sollte man sie als Lithium-Pouch-Batterien bezeichnen.
Es handelt sich um eine Unterkategorie der Lithium-Ionen-Zellen, deren einziger Unterschied darin besteht, dass sie in einem Aluminiumgehäuse verpackt sind.
Fast alle Lithium-Chemien können auch in Pouch-Gehäusen verpackt werden.
Das bedeutet, dass nicht alle Pouch-Zellen gleich sind.
Sie können sehr hochwertige und teure Chemikalien enthalten - normalerweise für die Massenproduktion und für moderne EV-Batterien - es wird sehr schwierig sein, diese Zellen zu erhalten.
Wir konzentrieren uns hier auf die gängigen LiPo-Zellen, die in der Industrie angeboten werden.

Wenn wir in unserem Fachjargon von Lithium-Ionen-Zellen sprechen, beziehen wir uns im Allgemeinen auf Zellen, die in metallischer zylindrischer oder prismatischer Form hergestellt werden.
Am bekanntesten sind die 18650 und 21700, die einen Durchmesser von 18 mm bzw. 21 mm haben und zylinderförmig und 65 mm bzw. 70 mm hoch sind.

LiPo-Akkus haben zwar ihre Vorzüge, sind aber für bestimmte Eigenschaften und Anwendungen bekannt, die sie von ihren Lithium-Ionen-Pendants unterscheiden. Das Verständnis dieser besonderen Merkmale ist der Schlüssel, um ihren Wert in bestimmten Szenarien zu schätzen.

Vorteile von LiPo-Akkus:

1. Flexibilität in der Form: Lithium-Polymer-Batterien sind im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien flexibler in Bezug auf Form und Größe. Diese Vielseitigkeit ermöglicht es ihnen, in unkonventionelle Räume zu passen und in Geräten mit einzigartigen Formfaktoren verwendet zu werden.
2. Leichtes Design: LiPo-Akkus sind in der Regel sehr leicht, was sie zu einer bevorzugten Wahl für Anwendungen macht, bei denen das Gewicht eine wichtige Rolle spielt, wie z. B. bei Drohnen und ferngesteuerten Modellen.
3. Hohe Entladeraten: Diese Batterien sind in der Lage, hohe Entladeraten zu liefern (20C~90C!), wodurch sie sich gut für Anwendungen eignen, die eine schnelle Energiefreisetzung erfordern, wie Renndrohnen und ferngesteuerte Fahrzeuge.
   Sie haben in der Regel eine hohe Nennspannung (typischerweise 3,8 V/Zelle), um den hohen Strom über längere Zeit zu halten.
4. Erhöhte Leistungsdichte: LiPo-Akkus bieten eine etwas höhere Leistungsdichte, d. h. sie können schneller einen Stromstoß abgeben. Diese Eigenschaft ist in Szenarien wertvoll, in denen eine sofortige, hohe Energieleistung erforderlich ist.
5. Scheint leicht zu montieren zu sein: Es ist verlockend für unerfahrene Batteriehersteller, mit LiPo zu arbeiten, da es relativ einfach ist, Drähte anzulöten.
   Dies wird jedoch nicht empfohlen, da die Aluminiumelektrode durch die starke Hitzeeinwirkung die Zellstruktur beschädigen kann.

LiPo-Akkus können zwar nicht mit der allgemeinen Vielseitigkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen-Akkus mithalten, aber ihre einzigartigen Vorteile machen sie zu einer wertvollen Wahl für bestimmte Anwendungen, bei denen ihre Eigenschaften mit den Anforderungen des jeweiligen Geräts oder Systems übereinstimmen.

Nachteile von Lithium-Pouch-Batterien:

1. Aufquellen: Jeder, der schon einmal mit LiPo-Zellen gearbeitet hat, weiß, was wir meinen.
   die Struktur und die Verpackung der Pouch-Zellen, ist einer Schwellung unterworfen, wenn die Zelle aufgeblasen wird und nicht mehr funktioniert. Manchmal kann das bei einer frischen Zelle passieren, die schlecht hergestellt wurde oder unter schlechten Lagerbedingungen gehalten wurde. Es kann auch bei einem Akkupack passieren, das alle Inspektionen bestanden hat und an den Kunden ausgeliefert wurde.
2. Die Hersteller sind in der Regel entweder^2nd- oder^{3rd-Tier-Hersteller}. Die Hersteller von Premium- und^{1st-Tier-Zellen} verwenden in der Regel Beutel für ihre Spezialchemikalien, die für die Industrie nicht verfügbar sind. Die für die Industrie zu verwendenden Zellen sind in der Regel zylindrisch und prismatisch mit harter Metallform.
3. Langlebigkeit bei Spitzenleistung: Die Datenblätter sind in der Regel dehnen die Zellen Fähigkeit und nicht konservativ.
   Eine Standard-LiPo-Zelle, die Entladeraten von 30C unterstützt, erlaubt wahrscheinlich 50-100 Zyklen, was für eine Verbraucherdrohne, die für den Hobby- und Verbrauchergebrauch bestimmt ist, in Ordnung ist, aber nicht für eine industrielle / militärische Drohne, die über einen garantierten Zeitraum funktionieren muss.
4.  Thermische Leistung: Im Gegensatz zu zylindrischen Zellen verfügen LiPo-Zellen nicht über einen zentralen Wärmeableiter. Dies bedeutet, dass es in einer Struktur von Zellen in Reihe schwierig sein wird, die Wärme gleichmäßig vom Akkupack abzuleiten. Dies führt zu einem deutlichen Ungleichgewicht in der Konstruktion des Akkupacks. Dies führt zu Kapazitätsverlusten und Schwellungen.

Aber jetzt wollen wir sehen, warum die Lithium-Ionen-Batterien die beste Wahl für Ihre Anwendung sind:

1. Fabrikate:

Die Premium-Hersteller wie z.B.: Samsung SDI, Panasonic, LG u.a. bieten der Industrie ihre zylindrischen und prismatischen Zellen zu wettbewerbsfähigen Preisen an und ermöglichen geprüfte und getestete Spezifikationen, kein Aufquellen und - was am wichtigsten ist - die Chargen sind sehr gut sortiert.
Das bedeutet, dass die Zellen hinsichtlich Spannung und Innenimpedanz sehr ähnlich sind.
Ein Batterieentwickler kann gar nicht oft genug betonen, wie wichtig ein ausgeglichener Batteriesatz ist, denn er hat einen großen Einfluss auf die langfristige Leistung des Batteriesatzes.

2. Strapazierfähigkeit und Langlebigkeit:

Li-Ionen-Akkus haben sich als haltbarer und langlebiger erwiesen als LiPo-Akkus. Aufgrund der sehr gut sortierten Chargen und der soliden Struktur der Zellen können Sie sich darauf verlassen, dass sie die versprochene Lebensdauer erreichen und die versprochene Leistung erbringen.
Das ist sehr wichtig, wenn Sie Ihre Produktgarantie und Langlebigkeit auf eine so wichtige Komponente wie Akkus aufbauen. Beim Hochfahren der Produktion macht sich das noch viel stärker bemerkbar.

3. Sicherheit:

Sicherheit ist in der Batterietechnologie ein vorrangiges Anliegen. Li-Ionen-Akkus haben sich in puncto Sicherheit bewährt und sind mit Schutzschaltungen und thermischen Kontrollen ausgestattet, um das Risiko von Überhitzung und Kurzschlüssen zu minimieren. LiPo-Akkus hingegen sind dafür bekannt, dass sie anfällig für Schwellungen sind und ein höheres Brand- oder Explosionsrisiko aufweisen, wenn sie durchstochen, überladen oder beschädigt werden. Viele LiPo-Zellen auf dem Markt entsprechen nicht der UL1604-Richtlinie für Zellsicherheit.

4. Thermisches Verhalten.

Die zylindrischen und prismatischen Formen der Li-Ionen-Zellen bieten die Möglichkeit, das Akkupaket so zu montieren, dass das thermische Design gleichmäßig ist und die Wärme effizienter gehandhabt werden kann.
gilt, wenn ein gleichmäßiges thermisches Design angestrebt wird, aber noch wichtiger, wenn das Akkupaket von außen gekühlt oder erwärmt werden soll.

5. Leistungsabgabe

Die zylindrischen und prismatischen Formen von Li-Ionen-Zellen bieten Möglichkeiten, die hohe Leistung des Akkupacks aufzuteilen und abzugeben, insbesondere wenn Ströme von mehr als 100 A geliefert werden sollen, wie es bei Drohnen und LEVs häufig der Fall ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Lithium-Pouch-Batterien zwar ihre eigenen Vorteile haben, dass aber Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer überlegenen Energiedichte, Langlebigkeit, Sicherheitsmerkmale und Effizienz für viele Anwendungen die bevorzugte Wahl darstellen. Da die Technologie weiter voranschreitet, werden Lithium-Ionen-Batterien wahrscheinlich ihre Vorrangstellung als zuverlässige und effiziente Energiespeicherlösung behalten, die die Gegenwart mit Energie versorgt und die Zukunft gestaltet.

Lassen Sie sich von der Zukunft der Energiespeicherung begeistern und erfahren Sie, warum Lithium-Ionen-Batterien die Gegenwart antreiben und die nachhaltige Energielandschaft von morgen prägen.