Litija polimēru baterijas

90. gadu sākumā, kad litija jonu akumulatoru rūpnieciskā izmantošana jau bija augusi, tika izstrādātas pirmās litija baterijas iepakojuma formā - litija polimēru baterijas (apzīmējums “Li-Pol” vai “Li-Po”).

Tādējādi litija polimēru akumulatori ir kļuvuši par vēlāku versiju litija jonu baterijas. Bet, ja litija jonu akumulatoros izmanto šķidru elektrolītu, tad litija-polimēra kolēģos tas jau ir polimēru sastāvs, pēc konsistences tas ir gēls. Sakarā ar polimēra pamatni, šāda veida baterijām ir augstāka īpatnējā enerģijas intensitāte nekā citām.

Tieši šī iemesla dēļ mūsdienās litija polimēru akumulatori tiek īpaši plaši izmantoti daudzās mobilajās ierīcēs, kur mazsvars ir ārkārtīgi svarīgs (sīkrīki, radiovadāmās rotaļlietas utt.)

Tipiska litija polimēra akumulatora konstrukcijā ir četras galvenās daļas: pozitīvais elektrods (anods), negatīvais elektrods (katods), separators un elektrolīts. Polimērs, piemēram, mikroporains polietilēna vai polipropilēna plēve, var darboties kā atdalītājs. Tāpēc, pat ja elektrolīts praktiski ir šķidrums, akumulatora polimēra komponents vienmēr atrodas.

Pozitīvo elektrodu, savukārt, var sadalīt trīs daļās: litija pārejas materiāls (litija kobalta oksīds vai litija mangāna oksīds), vadoša piedeva un polimēru saistviela - polivinilidēna fluorīds. Runājot par negatīvo elektrodu, tas satur arī trīs daļas, oksīdu vietā uz tā atrodas tikai ogleklis (grafīts).

Litija-polimēra akumulatora darbības princips, kā arī litija-jonu akumulatora darbības princips ir balstīts uz litija jonu atgriezenisku iestrādi (starpkalāciju un dekalatāciju) pozitīvo un negatīvo elektrodu materiālā, savukārt elektrolīts kalpo kā litija jonu vadītspējīga vide, un šeit ir nepieciešams mikroporains atdalītājs. lai neļautu pretējiem elektrodiem pieskarties viens otram.

Tādējādi separators novērš pašu elektrodu daļiņu migrāciju, izlaižot tikai litija jonus. Izlādētā stāvoklī spriegums starp elektrodiem ir diapazonā no 2,7 līdz 3 voltiem, un uzlādētā stāvoklī tas sasniedz 4,2 voltus (litija-kobalta oksīda akumulatoram). Litija dzelzs fosfātam (litija jonu akumulatora veidam) šīs vērtības būs atšķirīgas - no 1,8 līdz 2,0 voltiem izlādētā stāvoklī un no 3,6 līdz 3,8 voltiem uzlādētā stāvoklī.

Katrai baterijai raksturīgās darba sprieguma vērtības ir norādītas dokumentācijā, turklāt katrai baterijai jābūt aprīkotai ar aizsardzības ķēdi, kas neļauj spriegumam pārsniegt pieļaujamo diapazonu. Ja šūnas tiek savāktas baterijās pēc virknes pievienošanas, tad ir nepieciešams balansēšanas kontrolieris, kas katras šūnas lādiņu uztur pieņemamā līmenī.

Litija polimēru baterijas tradicionāli atšķiras no parastajām litija jonu baterijām elastīgā, nevis stingrā rāmī. Tā rezultātā šūna ne tikai izrādās par 20% vieglāka, bet tai ir arī milzīgas priekšrocības, kas ir spēja ražot gandrīz jebkuras vēlamas formas baterijas (klēpjdatoriem, planšetdatoriem un citām mobilajām ierīcēm tas ir ārkārtīgi svarīgi). Turklāt litija polimēru akumulatoru pašizlādes līmenis mēnesī ir tikai aptuveni 5%.

Visbeidzot, jāatzīmē darba ciklu skaits, kas litija polimēru akumulatoriem sasniedz 900. Un pie 2C izlādes strāvām (divreiz nominālās jaudas) šāda veida sadzīves akumulatoru jauda visā dzīves laikā samazinās tikai par 20%.Īpašiem lietojumiem ar netipiski lielām darbības straumēm tiek izstrādātas īpašas litija polimēru baterijas, kuras var droši pārnest strāvas slodzi par magnitūdu, kas pārsniedz nominālo vērtību.