Литиеви полимерни батерии

В началото на 90-те години, когато индустриалното използване на литиево-йонни батерии вече набира скорост, са разработени първите литиеви батерии под формата на пакети - литиево-полимерни батерии (обозначени „Li-Pol“ или „Li-Po“).

Така литиевите полимерни батерии се превърнаха в по-късна версия литиево-йонни батерии, Но ако се използва течен електролит в литиево-йонни батерии, тогава в литиево-полимерните колеги това вече е полимерен състав, по консистенция това е гел. Поради полимерната основа батериите от този тип имат по-висока специфична енергийна интензивност от другите.

Поради тази причина днес литиево-полимерните батерии са особено широко внедрени в много мобилни устройства, където ниското тегло е изключително важно (джаджи, радиоуправляеми играчки и др.)

Типичната литиево-полимерна батерия съдържа четири основни части в своя дизайн: положителен електрод (анод), отрицателен електрод (катод), сепаратор и електролит. Полимер като микропорест полиетилен или полипропиленово фолио може да действа като сепаратор. Следователно, дори ако електролитът на практика е течност, полимерният компонент в акумулатора винаги присъства.

Положителният електрод от своя страна може да бъде разделен на три части: литиев преходен материал (литиев кобалтов оксид или литиев манганов оксид), проводяща добавка и полимерно свързващо вещество - поливинилиден флуорид. Що се отнася до отрицателния електрод, той също така съдържа три части, на него вместо оксиди присъства само въглерод (графит).

Принципът на работа на литиево-полимерна батерия, както и принципът на работа на литиево-йонна батерия, се основава на обратимото включване (интеркалиране и декалиране) на литиеви йони в материала на положителните и отрицателните електроди, докато електролитът служи като проводяща среда за литиеви йони, а тук е необходим микропорен сепаратор. за да не се допират противоположните електроди.

Така сепараторът елиминира миграцията на частици от самите електроди, преминавайки само литиеви йони. В разредено състояние напрежението между електродите е в диапазона от 2,7 до 3 волта, а в заредено състояние достига 4,2 волта (за литиево-кобалтов оксиден акумулатор). За литиевия железен фосфат (вид литиево-йонна батерия) тези стойности ще бъдат различни - от 1,8 до 2,0 волта в разрядно състояние и от 3,6 до 3,8 волта в заредено състояние.

За всяка батерия характеристичните стойности на работните напрежения са посочени в документацията, като освен това всяка батерия трябва да бъде снабдена със защитна верига, която не позволява напрежението да надвишава допустимия диапазон. Ако клетките се събират в батерии след свързването им последователно, тогава е необходимо да има балансиращ контролер, който ще поддържа заряда на всяка клетка на приемливо ниво.

Литиево-полимерните батерии традиционно се различават от конвенционалните литиево-йонни батерии по гъвкава, а не в твърда рамка. В резултат на това клетката не само се оказва с 20% по-лека, но и има огромно предимство, което е способността да се произвеждат батерии с почти всяка желана форма (за лаптопи, таблети и други мобилни устройства, това е изключително важно). Освен това нивото на саморазреждане на литиево-полимерни батерии е само около 5% на месец.

И накрая, трябва да се отбележи броят на работните цикли, който за литиево-полимерните батерии достига 900. А при разрядни токове 2C (два пъти по-голям от номиналния капацитет), капацитетът на домакинските батерии от този тип намалява само с 20% за целия период на живот.За специални приложения, с нетипично големи експлоатационни токове, са разработени специални литиево-полимерни батерии, които могат безопасно да прехвърлят токове към товара с порядък по-висок от номиналната стойност.