Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batterien – was ist besser?

Einführung

Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batterien – was ist besser? In der sich schnell entwickelnden Welt der Technologie und tragbaren Energielösungen sind Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) und Lithium-Polymer-Batterien (LiPo) zwei führende Konkurrenten. Beide Technologien bieten deutliche Vorteile und einzigartige Einsatzmöglichkeiten, die sie hinsichtlich Energiedichte, Zyklenlebensdauer, Ladegeschwindigkeit und Sicherheit auszeichnen. Da sowohl Verbraucher als auch Unternehmen ihren Energiebedarf steuern, ist es von entscheidender Bedeutung, die Unterschiede und Vorteile dieser Batterietypen zu verstehen. Dieser Artikel befasst sich mit den Feinheiten beider Batterietechnologien und bietet Einblicke, die Einzelpersonen und Unternehmen dabei helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen, die auf ihre spezifischen Anforderungen zugeschnitten sind.

Was sind die Unterschiede zwischen Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien?

Vergleichsbild der Vor- und Nachteile von Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) und Lithium-Polymer-Batterien (LiPo) sind zwei gängige Batterietechnologien mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften, die sich direkt auf das Benutzererlebnis und den Wert in praktischen Anwendungen auswirken.

Erstens zeichnen sich Lithium-Polymer-Batterien aufgrund ihres Festkörperelektrolyten durch eine hervorragende Energiedichte aus, die typischerweise 300–400 Wh/kg erreicht und damit die 150–250 Wh/kg von Lithium-Ionen-Batterien bei weitem übertrifft. Das bedeutet, dass Sie leichtere und dünnere Geräte verwenden oder mehr Energie in Geräten gleicher Größe speichern können. Für Benutzer, die häufig unterwegs sind oder eine längere Nutzung benötigen, bedeutet dies eine längere Akkulaufzeit und mehr tragbare Geräte.

Zweitens haben Lithium-Polymer-Batterien eine längere Lebensdauer, die normalerweise zwischen 1500 und 2000 Lade-Entlade-Zyklen liegt, verglichen mit 500 bis 1000 Zyklen bei Lithium-Ionen-Batterien. Dies verlängert nicht nur die Lebensdauer der Geräte, sondern reduziert auch die Häufigkeit des Batteriewechsels und senkt dadurch die Wartungs- und Austauschkosten.

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil sind schnelle Lade- und Entladefunktionen. Lithium-Polymer-Akkus unterstützen Laderaten von bis zu 2–3 °C. So erhalten Sie in kurzer Zeit ausreichend Energie, was die Wartezeit erheblich verkürzt und die Geräteverfügbarkeit und den Benutzerkomfort erhöht.

Darüber hinaus weisen Lithium-Polymer-Batterien eine relativ geringe Selbstentladungsrate auf, typischerweise weniger als 1 % pro Monat. Dies bedeutet, dass Sie Backup-Batterien oder -Geräte über einen längeren Zeitraum aufbewahren können, ohne sie häufig aufladen zu müssen, was den Notfall- oder Backup-Einsatz erleichtert.

Auch in puncto Sicherheit trägt der Einsatz von Festkörperelektrolyten in Lithium-Polymer-Batterien zu höherer Sicherheit und geringeren Risiken bei.

Für einige Benutzer können jedoch die Kosten und die Flexibilität von Lithium-Polymer-Batterien Faktoren sein, die es zu berücksichtigen gilt. Aufgrund ihrer technologischen Vorteile sind Lithium-Polymer-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien im Allgemeinen teurer und bieten weniger Gestaltungsfreiheit.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Lithium-Polymer-Batterien Benutzern aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer, schnellen Lade- und Entladefähigkeit und geringen Selbstentladungsrate eine tragbarere, stabilere, effizientere und umweltfreundlichere Energielösung bieten. Sie eignen sich besonders für Anwendungen, die eine lange Batterielebensdauer, hohe Leistung und Sicherheit erfordern.

Schnelle Vergleichstabelle von Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien

(Tipps: Die tatsächlichen Leistungsparameter können aufgrund verschiedener Hersteller, Produkte und Nutzungsbedingungen variieren. Daher wird empfohlen, sich bei Entscheidungen auf die spezifischen technischen Spezifikationen und unabhängigen Testberichte der Hersteller zu beziehen.)

So können Sie schnell beurteilen, welche Batterie für Sie die richtige ist

Privatkunden: So beurteilen Sie schnell, welche Batterie Sie kaufen sollten

Fallbeispiel: Kauf einer Elektrofahrradbatterie

Stellen Sie sich vor, Sie erwägen den Kauf eines Elektrofahrrads und haben zwei Batterieoptionen: Lithium-Ionen-Batterie und Lithium-Polymer-Batterie. Hier sind Ihre Überlegungen:

1. Energiedichte: Sie möchten, dass Ihr Elektrofahrrad eine größere Reichweite hat.
2. Zyklusleben: Sie möchten die Batterie nicht häufig austauschen; Sie möchten eine langlebige Batterie.
3. Lade- und Entladegeschwindigkeit: Sie möchten, dass der Akku schnell aufgeladen wird, um die Wartezeit zu verkürzen.
4. Selbstentladungsrate: Sie planen, das Elektrofahrrad gelegentlich zu benutzen und möchten, dass der Akku über einen längeren Zeitraum aufgeladen bleibt.
5. Sicherheit: Ihnen liegt die Sicherheit am Herzen und Sie möchten, dass die Batterie nicht überhitzt oder explodiert.
6. Kosten: Sie haben ein Budget und möchten eine Batterie mit einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis.
7. Designflexibilität: Der Akku soll kompakt sein und nicht zu viel Platz beanspruchen.

Nun kombinieren wir diese Überlegungen mit den Gewichtungen in der Bewertungstabelle:

Aus der obigen Tabelle können wir ersehen, dass der Lithium-Polymer-Akku eine Gesamtpunktzahl von 61 Punkten hat, während der Lithium-Ionen-Akku eine Gesamtpunktzahl von 54 Punkten hat.

Basierend auf Ihren Bedürfnissen:

• Wenn Sie Energiedichte, Lade- und Entladegeschwindigkeit sowie Sicherheit priorisieren und etwas höhere Kosten akzeptieren können, dann wählen SieLithium-Polymer-Akkukönnte für Sie besser geeignet sein.
• Wenn Sie mehr Wert auf Kosten und Designflexibilität legen und eine kürzere Lebensdauer und eine etwas langsamere Lade- und Entladegeschwindigkeit akzeptieren können, dann ist das der FallLithium-Ionen-Akkukönnte passender sein.

Auf diese Weise können Sie basierend auf Ihren Bedürfnissen und der obigen Bewertung eine fundiertere Entscheidung treffen.

Geschäftskunden: So beurteilen Sie schnell, welche Batterie Sie kaufen sollten

Im Zusammenhang mit Anwendungen für Energiespeicherbatterien für Privathaushalte werden Händler der Langlebigkeit, Stabilität, Sicherheit und Kosteneffizienz der Batterien mehr Aufmerksamkeit schenken. Hier ist eine Bewertungstabelle, die diese Faktoren berücksichtigt:

Fallbeispiel: Auswahl eines Batterielieferanten für den Verkauf von Energiespeicherbatterien für Privathaushalte

Bei der Installation von Energiespeicherbatterien für Privathaushalte für eine große Anzahl von Benutzern müssen Händler die folgenden Schlüsselfaktoren berücksichtigen:

1. Kosteneffizienz: Händler müssen eine Batterielösung mit hoher Kosteneffizienz anbieten.
2. Zyklusleben: Nutzer wünschen sich Akkus mit langer Lebensdauer und hohen Lade- und Entladezyklen.
3. Sicherheit: Sicherheit ist in einer häuslichen Umgebung besonders wichtig und Batterien sollten eine hervorragende Sicherheitsleistung aufweisen.
4. Versorgungsstabilität: Lieferanten sollten in der Lage sein, eine stabile und kontinuierliche Batterieversorgung bereitzustellen.
5. Technischer Support und Service: Bieten Sie professionellen technischen Support und Kundendienst, um die Benutzeranforderungen zu erfüllen.
6. Markenreputation: Der Markenruf und die Marktleistung des Lieferanten.
7. Einfache Installation: Batteriegröße, Gewicht und Installationsmethode sind sowohl für Benutzer als auch für Händler wichtig.

Berücksichtigung der oben genannten Faktoren und Zuweisung von Gewichten:

Aus der obigen Tabelle können wir ersehen, dass der Lithium-Polymer-Akku eine Gesamtpunktzahl von 52 Punkten hat, während der Lithium-Ionen-Akku eine Gesamtpunktzahl von 50 Punkten hat.

Aus der Perspektive der Auswahl eines Lieferanten für eine große Anzahl von Nutzern von Heimenergiespeicherbatterien ist dies daher der FallLithium-Polymer-Akkuist vielleicht die bessere Wahl. Trotz der etwas höheren Kosten könnte es angesichts seiner Lebensdauer, Sicherheit, Versorgungsstabilität und technischen Unterstützung den Benutzern eine zuverlässigere und effizientere Energiespeicherlösung bieten.

Was ist eine Lithium-Ionen-Batterie?

Übersicht über Lithium-Ionen-Batterien

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie, die Energie speichert und abgibt, indem sie Lithiumionen zwischen den positiven und negativen Elektroden bewegt. Es ist zur Hauptstromquelle für viele mobile Geräte (wie Smartphones, Laptops) und Elektrofahrzeuge (wie Elektroautos, Elektrofahrräder) geworden.

Struktur der Lithium-Ionen-Batterie

1. Positives Elektrodenmaterial:
   • Die positive Elektrode einer Lithium-Ionen-Batterie verwendet typischerweise Lithiumsalze (wie Lithiumkobaltoxid, Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid usw.) und Materialien auf Kohlenstoffbasis (wie natürlichen oder synthetischen Graphit, Lithiumtitanat usw.).
   • Die Wahl des positiven Elektrodenmaterials hat einen erheblichen Einfluss auf die Energiedichte, die Lebensdauer und die Kosten der Batterie.
2. Negative Elektrode (Kathode):
   • Die negative Elektrode einer Lithium-Ionen-Batterie besteht typischerweise aus kohlenstoffbasierten Materialien wie natürlichem oder synthetischem Graphit.
   • Einige Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien verwenden auch Materialien wie Silizium oder Lithiummetall als negative Elektrode, um die Energiedichte der Batterie zu erhöhen.
3. Elektrolyt:
   • Lithium-Ionen-Batterien verwenden einen flüssigen Elektrolyten, typischerweise Lithiumsalze, die in organischen Lösungsmitteln wie Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6) gelöst sind.
   • Der Elektrolyt dient als Leiter und erleichtert die Bewegung von Lithiumionen, wodurch die Leistung und Sicherheit der Batterie bestimmt wird.
4. Separator:
   • Der Separator in einer Lithium-Ionen-Batterie besteht hauptsächlich aus mikroporösen Polymer- oder Keramikmaterialien, die den direkten Kontakt zwischen den positiven und negativen Elektroden verhindern und gleichzeitig den Durchgang von Lithiumionen ermöglichen.
   • Die Wahl des Separators hat erheblichen Einfluss auf die Sicherheit, Lebensdauer und Leistung der Batterie.
5. Gehäuse und Siegel:
   • Das Gehäuse einer Lithium-Ionen-Batterie besteht typischerweise aus Metallmaterialien (wie Aluminium oder Kobalt) oder speziellen Kunststoffen, um strukturelle Unterstützung zu bieten und interne Komponenten zu schützen.
   • Das Dichtungsdesign der Batterie stellt sicher, dass der Elektrolyt nicht ausläuft und verhindert das Eindringen externer Substanzen, wodurch die Leistung und Sicherheit der Batterie erhalten bleibt.

Insgesamt erreichen Lithium-Ionen-Batterien durch ihren komplexen Aufbau und sorgfältig ausgewählte Materialkombinationen eine gute Energiedichte, Zyklenlebensdauer und Leistung. Diese Eigenschaften machen Lithium-Ionen-Batterien zur gängigen Wahl für moderne tragbare elektronische Geräte, Elektrofahrzeuge und Energiespeichersysteme. Im Vergleich zu Lithium-Polymer-Batterien haben Lithium-Ionen-Batterien gewisse Vorteile in Bezug auf Energiedichte und Kosteneffizienz, stehen aber auch vor Herausforderungen in Bezug auf Sicherheit und Stabilität.

Prinzip der Lithium-Ionen-Batterie

• Beim Laden werden Lithiumionen von der positiven Elektrode (Anode) freigesetzt und wandern durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode (Kathode), wodurch außerhalb der Batterie ein elektrischer Strom erzeugt wird, der das Gerät mit Strom versorgt.
• Beim Entladen kehrt sich dieser Vorgang um, wobei Lithium-Ionen von der negativen Elektrode (Kathode) zurück zur positiven Elektrode (Anode) wandern und dabei die gespeicherte Energie abgeben.

Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien

1.Hohe Energiedichte

• Tragbarkeit und geringes Gewicht: Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien liegt typischerweise im Bereich von150-250 Wh/kgDadurch können tragbare Geräte wie Smartphones, Tablets und Laptops eine große Energiemenge in einem relativ leichten Volumen speichern.
• Langanhaltende Nutzung: Durch die hohe Energiedichte können Geräte über einen längeren Zeitraum auf begrenztem Raum betrieben werden, wodurch die Anforderungen der Benutzer nach längerer Nutzung im Freien oder über einen längeren Zeitraum hinweg erfüllt werden und die Batterielebensdauer verlängert wird.

2.Lange Lebensdauer und Stabilität

• Wirtschaftliche Vorteile: Die typische Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien liegt zwischen500-1000 Lade-Entlade-ZyklenDies bedeutet weniger Batteriewechsel und somit eine Reduzierung der Gesamtbetriebskosten.
• Stabile Leistung: Batteriestabilität bedeutet konstante Leistung und Zuverlässigkeit über die gesamte Lebensdauer und verringert das Risiko von Leistungseinbußen oder Ausfällen aufgrund von Batteriealterung.

3.Schnelle Lade- und Entladefähigkeit

• Komfort und Effizienz: Lithium-Ionen-Akkus unterstützen schnelles Laden und Entladen mit typischen Ladegeschwindigkeiten1-2C, um den Anforderungen moderner Benutzer nach schnellem Aufladen, kürzeren Wartezeiten und einer Verbesserung des täglichen Lebens und der Arbeitseffizienz gerecht zu werden.
• Anpassbar an das moderne Leben: Die Schnellladefunktion erfüllt die schnellen und bequemen Ladeanforderungen im modernen Leben, insbesondere auf Reisen, bei der Arbeit oder bei anderen Gelegenheiten, bei denen ein schnelles Aufladen des Akkus erforderlich ist.

4.Kein Memory-Effekt

• Bequeme Ladegewohnheiten: Ohne spürbaren „Memory-Effekt“ können Benutzer jederzeit aufladen, ohne dass periodische vollständige Entladungen erforderlich sind, um die optimale Leistung aufrechtzuerhalten, wodurch die Komplexität des Batteriemanagements verringert wird.
• Aufrechterhaltung einer hohen Effizienz: Kein Memory-Effekt bedeutet, dass Lithium-Ionen-Batterien ohne komplexes Lade-Entlade-Management kontinuierlich eine effiziente und konstante Leistung liefern können, wodurch der Wartungs- und Verwaltungsaufwand für Benutzer reduziert wird.

5.Geringe Selbstentladungsrate

• Langzeitlagerung: Die Selbstentladungsrate von Lithium-Ionen-Batterien beträgt typischerweise2-3% pro MonatDies bedeutet einen minimalen Verlust der Akkuladung über längere Zeiträume der Nichtbenutzung und die Aufrechterhaltung eines hohen Ladezustands für den Standby- oder Notfallgebrauch.
• Energieeinsparung: Niedrige Selbstentladungsraten reduzieren den Energieverlust in ungenutzten Batterien, sparen Energie und reduzieren die Umweltbelastung.

Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien

1. Sicherheitsprobleme

Lithium-Ionen-Batterien bergen Sicherheitsrisiken wie Überhitzung, Verbrennung oder Explosion. Diese Sicherheitsprobleme können die Risiken für Benutzer während der Batterienutzung erhöhen und möglicherweise zu Gesundheits- und Sachschäden führen, sodass ein verbessertes Sicherheitsmanagement und eine verbesserte Überwachung erforderlich sind.

2. Kosten

Die Produktionskosten von Lithium-Ionen-Batterien liegen typischerweise zwischen100–200 $ pro Kilowattstunde (kWh). Im Vergleich zu anderen Batterietypen ist dies ein relativ hoher Preis, der vor allem auf die hochreinen Materialien und aufwändigen Herstellungsprozesse zurückzuführen ist.

3. Begrenzte Lebensdauer

Die durchschnittliche Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien liegt typischerweise zwischen300-500 Lade-Entlade-Zyklen. Unter häufigen und intensiven Nutzungsbedingungen können Kapazität und Leistung des Akkus schneller nachlassen.

4. Temperaturempfindlichkeit

Die optimale Betriebstemperatur für Lithium-Ionen-Batterien liegt normalerweise innerhalb0-45 Grad Celsius. Bei zu hohen oder niedrigen Temperaturen kann die Leistung und Sicherheit des Akkus beeinträchtigt werden.

5. Ladezeit

Während Lithium-Ionen-Batterien über Schnellladefunktionen verfügen, muss die Schnellladetechnologie in einigen Anwendungen wie Elektrofahrzeugen noch weiterentwickelt werden. Derzeit können einige Schnellladetechnologien den Akku aufladen80 % innerhalb von 30 Minuten, aber das Erreichen einer 100-prozentigen Ladung erfordert normalerweise mehr Zeit.

Branchen und Szenarien, die für Lithium-Ionen-Batterien geeignet sind

Aufgrund ihrer überlegenen Leistungseigenschaften, insbesondere hoher Energiedichte, geringem Gewicht und ohne „Memory-Effekt“, eignen sich Lithium-Ionen-Batterien für verschiedene Branchen und Anwendungsszenarien. Hier sind Branchen, Szenarien und Produkte, für die Lithium-Ionen-Batterien besser geeignet sind:

Anwendungsszenarien für Lithium-Ionen-Batterien

1. Tragbare elektronische Produkte mit Lithium-Ionen-Batterien:
   • Smartphones und Tablets: Lithium-Ionen-Akkus sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte und ihres geringen Gewichts zur Hauptstromquelle für moderne Smartphones und Tablets geworden.
   • Tragbare Audio- und Videogeräte: Zum Beispiel Bluetooth-Kopfhörer, tragbare Lautsprecher und Kameras.
2. Elektrische Transportfahrzeuge mit Lithium-Ionen-Batterien:
   • Elektroautos (EVs) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEVs): Aufgrund ihrer hohen Energiedichte und langen Lebensdauer werden Lithium-Ionen-Batterien bevorzugtBatterietechnologie für Elektro- und Hybridfahrzeuge.

• Elektrofahrräder und Elektroroller: Immer beliebter im Kurzstreckenverkehr und im Stadtverkehr.

3. Tragbare Stromversorgungen und Energiespeichersysteme mit Lithium-Ionen-Batterien:
   • Tragbare Ladegeräte und mobile Netzteile: Bereitstellung zusätzlicher Stromversorgung für intelligente Geräte.
   • Energiespeichersysteme für Privathaushalte und Gewerbe: Zum Beispiel Solarenergiespeichersysteme für Privathaushalte und Netzspeicherprojekte.
4. Medizinische Geräte mit Lithium-Ionen-Batterien:
   • Tragbare medizinische Geräte: Wie tragbare Beatmungsgeräte, Blutdruckmessgeräte und Thermometer.
   • Medizinische mobile Geräte und Überwachungssysteme: Zum Beispiel drahtlose Elektrokardiogramm-Geräte (EKG) und Fernüberwachungssysteme für den Gesundheitszustand.
5. Lithium-Ionen-Batterien für Luft- und Raumfahrt:
   • Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) und Flugzeuge: Aufgrund des geringen Gewichts und der hohen Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien sind sie ideale Energiequellen für Drohnen und andere leichte Flugzeuge.
   • Satelliten und Raumsonden: Lithium-Ionen-Batterien werden nach und nach in Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt.

Bekannte Produkte mit Lithium-Ionen-Batterien

• Tesla-Batterien für Elektroautos: Die Lithium-Ionen-Batteriepakete von Tesla nutzen Lithium-Ionen-Batterietechnologie mit hoher Energiedichte, um den Elektrofahrzeugen eine große Reichweite zu bieten.
• Apple iPhone- und iPad-Akkus: Apple verwendet hochwertige Lithium-Ionen-Akkus als Hauptstromquelle für seine iPhone- und iPad-Serien.
• Akkus für Akku-Staubsauger von Dyson: Die Akku-Staubsauger von Dyson verwenden effiziente Lithium-Ionen-Akkus, die dem Benutzer eine längere Nutzungsdauer und eine schnellere Ladegeschwindigkeit ermöglichen.

Was ist eine Lithium-Polymer-Batterie?

Übersicht über Lithium-Polymer-Batterien

Eine Lithium-Polymer-Batterie (LiPo), auch Festkörper-Lithiumbatterie genannt, ist eine fortschrittliche Lithium-Ionen-Batterietechnologie, die Festkörper-Polymer als Elektrolyt anstelle herkömmlicher flüssiger Elektrolyte verwendet. Die Hauptvorteile dieser Batterietechnologie liegen in der erhöhten Sicherheit, Energiedichte und Stabilität.

Prinzip der Lithium-Polymer-Batterie

• Ladevorgang: Wenn der Ladevorgang beginnt, wird eine externe Stromquelle an den Akku angeschlossen. Die positive Elektrode (Anode) nimmt Elektronen auf, gleichzeitig lösen sich Lithiumionen von der positiven Elektrode, wandern durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode (Kathode) und werden dort eingebettet. Gleichzeitig nimmt die negative Elektrode auch Elektronen auf, wodurch die Gesamtladung der Batterie erhöht und mehr elektrische Energie gespeichert wird.
• Entladevorgang: Während der Batterienutzung fließen Elektronen von der negativen Elektrode (Kathode) durch das Gerät und kehren zur positiven Elektrode (Anode) zurück. Zu diesem Zeitpunkt beginnen sich die eingebetteten Lithiumionen in der negativen Elektrode abzulösen und zur positiven Elektrode zurückzukehren. Durch die Wanderung der Lithium-Ionen nimmt die Ladung des Akkus ab und die gespeicherte elektrische Energie wird für die Gerätenutzung freigegeben.

Struktur der Lithium-Polymer-Batterie

Der Grundaufbau einer Lithium-Polymer-Batterie ähnelt dem einer Lithium-Ionen-Batterie, es werden jedoch andere Elektrolyte und einige Materialien verwendet. Hier sind die Hauptkomponenten einer Lithium-Polymer-Batterie:

1. Positive Elektrode (Anode):
   • Aktives Material: Das positive Elektrodenmaterial besteht normalerweise aus eingebetteten Lithiumionenmaterialien wie Lithiumkobaltoxid, Lithiumeisenphosphat usw.
   • Stromabnehmer: Um Strom zu leiten, ist die Anode normalerweise mit einem leitfähigen Stromkollektor, beispielsweise einer Kupferfolie, beschichtet.
2. Negative Elektrode (Kathode):
   • Aktives Material: Das aktive Material der negativen Elektrode ist ebenfalls eingebettet, üblicherweise unter Verwendung von Materialien auf Graphit- oder Siliziumbasis.
   • Stromabnehmer: Ähnlich wie die Anode benötigt auch die Kathode einen gut leitenden Stromkollektor, beispielsweise Kupferfolie oder Aluminiumfolie.
3. Elektrolyt:
   • Lithium-Polymer-Batterien verwenden feste oder gelartige Polymere als Elektrolyte, was einen der Hauptunterschiede zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien darstellt. Diese Elektrolytform bietet höhere Sicherheit und Stabilität.
4. Separator:
   • Die Aufgabe des Separators besteht darin, den direkten Kontakt zwischen den positiven und negativen Elektroden zu verhindern und gleichzeitig den Durchgang von Lithiumionen zu ermöglichen. Dadurch wird ein Kurzschluss der Batterie verhindert und die Stabilität der Batterie aufrechterhalten.
5. Gehäuse und Siegel:
   • Das Äußere der Batterie besteht normalerweise aus einem Metall- oder Kunststoffgehäuse, das Schutz und strukturelle Unterstützung bietet.
   • Das Dichtungsmaterial stellt sicher, dass der Elektrolyt nicht ausläuft und sorgt für die Stabilität der inneren Umgebung der Batterie.

Aufgrund der Verwendung fester oder gelartiger Polymerelektrolyte verfügen Lithium-Polymer-Batterien überhohe Energiedichte, Sicherheit und StabilitätDies macht sie für bestimmte Anwendungen zu einer attraktiveren Wahl im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyt.

Vorteile von Lithium-Polymer-Batterien

Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyten bieten Lithium-Polymer-Batterien die folgenden einzigartigen Vorteile:

1.Festkörperelektrolyt

• Erhöhte Sicherheit: Aufgrund der Verwendung eines Festkörperelektrolyten verringern Lithium-Polymer-Batterien das Risiko einer Überhitzung, Verbrennung oder Explosion erheblich. Dies erhöht nicht nur die Sicherheit der Batterie, sondern verringert auch potenzielle Gefahren durch Leckagen oder interne Kurzschlüsse.

2.Hohe Energiedichte

• Optimiertes Gerätedesign: Die Energiedichte von Lithium-Polymer-Batterien erreicht typischerweise300-400 Wh/kg, deutlich höher als die150-250 Wh/kgherkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyten. Das bedeutet, dass Lithium-Polymer-Batterien bei gleichem Volumen oder Gewicht mehr elektrische Energie speichern können, wodurch Geräte dünner und leichter konstruiert werden können.

3.Stabilität und Haltbarkeit

• Lange Lebensdauer und geringer Wartungsaufwand: Aufgrund der Verwendung von Festkörperelektrolyten haben Lithium-Polymer-Batterien typischerweise eine Lebensdauer von1500-2000 Lade-Entlade-Zyklen, weit über dem500-1000 Lade-Entlade-Zyklenherkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyten. Dies bedeutet, dass Benutzer Geräte länger verwenden können, wodurch die Häufigkeit des Batteriewechsels und die damit verbundenen Wartungskosten reduziert werden.

4.Schnelle Lade- und Entladefähigkeit

• Verbesserter Benutzerkomfort: Lithium-Polymer-Akkus unterstützen das Hochgeschwindigkeitsladen mit Ladegeschwindigkeiten von bis zu 2–3 °C. Dadurch können Benutzer schnell Strom beziehen, Wartezeiten verkürzen und die Effizienz der Gerätenutzung steigern.

5.Hochtemperaturleistung

• Umfassendere Anwendungsszenarien: Die Hochtemperaturstabilität von Festkörperelektrolyten ermöglicht eine gute Leistung von Lithium-Polymer-Batterien in einem größeren Betriebstemperaturbereich. Dies bietet mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit für Anwendungen, die den Betrieb in Umgebungen mit hohen Temperaturen erfordern, wie z. B. Elektrofahrzeuge oder Outdoor-Geräte.

Insgesamt bieten Lithium-Polymer-Batterien den Benutzern eine höhere Sicherheit, eine größere Energiedichte, eine längere Lebensdauer und ein breiteres Anwendungsspektrum und erfüllen damit die Anforderungen moderner elektronischer Geräte und Energiespeichersysteme.

Nachteile von Lithium-Polymer-Batterien

1. Hohe Produktionskosten:
   • Die Produktionskosten von Lithium-Polymer-Batterien liegen typischerweise im Bereich von200-300 $ pro Kilowattstunde (kWh), was im Vergleich zu anderen Arten von Lithium-Ionen-Batterien relativ hohe Kosten darstellt.
2. Herausforderungen beim Wärmemanagement:
   • Unter Überhitzungsbedingungen kann die Wärmefreisetzungsrate von Lithium-Polymer-Batterien bis zu 50 % betragen10°C/MinDies erfordert ein effektives Wärmemanagement zur Steuerung der Batterietemperatur.
3. Sicherheitsprobleme:
   • Laut Statistik beträgt die Sicherheitsunfallrate von Lithium-Polymer-Batterien ungefähr0,001 %, die zwar niedriger als bei einigen anderen Batterietypen ist, aber dennoch strenge Sicherheitsmaßnahmen und -management erfordert.
4. Einschränkungen der Zykluslebensdauer:
   • Die durchschnittliche Zyklenlebensdauer von Lithium-Polymer-Batterien liegt normalerweise im Bereich von800-1200 Lade-Entlade-Zyklen, die von den Nutzungsbedingungen, den Lademethoden und der Temperatur beeinflusst wird.
5. Mechanische Stabilität:
   • Die Dicke der Elektrolytschicht liegt typischerweise im Bereich von20-50 MikrometerDadurch wird der Akku empfindlicher gegenüber mechanischen Beschädigungen und Stößen.
6. Einschränkungen der Ladegeschwindigkeit:
   • Die typische Ladegeschwindigkeit von Lithium-Polymer-Akkus liegt normalerweise im Bereich von0,5-1 °CDies bedeutet, dass die Ladezeit begrenzt sein kann, insbesondere bei hohem Strom oder Schnellladebedingungen.

Branchen und Szenarien, die für Lithium-Polymer-Batterien geeignet sind

Anwendungsszenarien für Lithium-Polymer-Batterien

1. Tragbare medizinische Geräte: Aufgrund ihrer hohen Energiedichte, Stabilität und langen Lebensdauer werden Lithium-Polymer-Batterien in tragbaren medizinischen Geräten wie tragbaren Beatmungsgeräten, Blutdruckmessgeräten und Thermometern häufiger verwendet als Lithium-Ionen-Batterien. Diese Geräte benötigen in der Regel eine stabile Stromversorgung über längere Zeiträume, und Lithium-Polymer-Batterien können diese spezifischen Anforderungen erfüllen.
2. Tragbare Hochleistungsnetzteile und Energiespeichersysteme: Aufgrund ihrer hohen Energiedichte, schnellen Lade- und Entladefähigkeit und Stabilität haben Lithium-Polymer-Batterien größere Vorteile in tragbaren Hochleistungsnetzteilen und großen Energiespeichersystemen, wie z als private und gewerbliche Solarenergiespeichersysteme.
3. Luft- und Raumfahrtanwendungen: Aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer hohen Energiedichte und Hochtemperaturstabilität haben Lithium-Polymer-Batterien breitere Anwendungsszenarien als Lithium-Ionen-Batterien in Luft- und Raumfahrtanwendungen, wie z. B. unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), Leichtflugzeuge, Satelliten und Raumsonden.

4. Anwendungen in besonderen Umgebungen und Bedingungen: Aufgrund des Festkörper-Polymerelektrolyten von Lithium-Polymer-Batterien, der eine bessere Sicherheit und Stabilität als Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigem Elektrolyt bietet, eignen sie sich besser für Anwendungen in besonderen Umgebungen und Bedingungen, wie z. Temperatur-, Hochdruck- oder Sicherheitsanforderungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Lithium-Polymer-Batterien in bestimmten spezifischen Anwendungsbereichen einzigartige Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten bieten, insbesondere in Anwendungen, die eine hohe Energiedichte, lange Lebensdauer, schnelles Laden und Entladen sowie eine hohe Sicherheitsleistung erfordern.

Bekannte Produkte mit Lithium-Polymer-Batterien

1. Smartphones der OnePlus Nord-Serie
   • Die Smartphones der OnePlus Nord-Serie verwenden Lithium-Polymer-Akkus, wodurch sie eine längere Akkulaufzeit bei gleichzeitig schlankem Design bieten.
2. Skydio 2 Drohnen
   • Die Skydio 2-Drohne verwendet Lithium-Polymer-Akkus mit hoher Energiedichte und ermöglicht so eine Flugzeit von über 20 Minuten bei gleichzeitig geringem Gewicht.
3. Oura Ring Gesundheits-Tracker
   • Der Oura Ring-Gesundheitstracker ist ein intelligenter Ring, der Lithium-Polymer-Batterien verwendet, die eine Batterielebensdauer von mehreren Tagen bieten und gleichzeitig das schlanke und komfortable Design des Geräts gewährleisten.
4. PowerVision PowerEgg X
   • PowerEgg

Diese bekannten Produkte demonstrieren umfassend die weit verbreitete Anwendung und die einzigartigen Vorteile von Lithium-Polymer-Batterien in tragbaren elektronischen Produkten, Drohnen und Geräten zur Gesundheitsüberwachung.

Abschluss

Im Vergleich zwischen Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien bieten Lithium-Polymer-Batterien eine überlegene Energiedichte, längere Lebensdauer und erhöhte Sicherheit, was sie ideal für Anwendungen macht, die hohe Leistung und Langlebigkeit erfordern. Für Einzelverbraucher, die Wert auf schnelles Laden und Sicherheit legen und bereit sind, etwas höhere Kosten in Kauf zu nehmen, sind Lithium-Polymer-Batterien die bevorzugte Wahl. Bei der geschäftlichen Beschaffung von Energiespeichern für Privathaushalte erweisen sich Lithium-Polymer-Batterien aufgrund ihrer verbesserten Lebensdauer, Sicherheit und technischen Unterstützung als vielversprechende Option. Letztendlich hängt die Wahl zwischen diesen Batterietypen von den spezifischen Bedürfnissen, Prioritäten und beabsichtigten Anwendungen ab.