Baterie litowo-polimerowe

Na początku lat 90., kiedy przemysłowe wykorzystanie akumulatorów litowo-jonowych nabierało tempa, opracowano pierwsze akumulatory litowe w postaci pakietów - akumulatory litowo-polimerowe (oznaczenie „Li-Pol” lub „Li-Po”).

Tak więc baterie litowo-polimerowe stały się późniejszą wersją baterie litowo-jonowe. Ale jeśli w akumulatorach litowo-jonowych stosuje się ciekły elektrolit, wówczas w odpowiednikach litowo-polimerowych jest to już kompozycja polimerowa, w konsekwencji jest to żel. Ze względu na bazę polimerową baterie tego typu mają wyższą intensywność energetyczną niż inne.

Z tego powodu obecnie baterie litowo-polimerowe są szczególnie szeroko stosowane w wielu urządzeniach mobilnych, w których niezwykle ważna jest ich niska waga (gadżety, zabawki sterowane radiowo itp.)

Typowa bateria litowo-polimerowa składa się z czterech głównych części: elektrody dodatniej (anody), elektrody ujemnej (katody), separatora i elektrolitu. Polimer taki jak mikroporowata folia polietylenowa lub polipropylenowa może działać jako separator. Dlatego nawet jeśli elektrolit jest praktycznie cieczą, składnik polimerowy w akumulatorze jest zawsze obecny.

Z kolei elektrodę dodatnią można podzielić na trzy części: litowy materiał przejściowy (tlenek litowo-kobaltowy lub tlenek litowo-manganowy), dodatek przewodzący i spoiwo polimerowe - fluorek poliwinylidenu. Jeśli chodzi o elektrodę ujemną, zawiera ona również trzy części, na niej występuje tylko węgiel (grafit) zamiast tlenków.

Zasada działania baterii litowo-polimerowej, a także zasada działania baterii litowo-jonowej, opiera się na odwracalnym włączaniu (interkalacji i dekalkacji) jonów litu do materiału elektrod dodatnich i ujemnych, podczas gdy elektrolit służy jako medium przewodzące dla jonów litu, a tutaj potrzebny jest separator mikroporowaty aby zapobiec wzajemnemu zetknięciu się przeciwnych elektrod.

W ten sposób separator eliminuje migrację cząstek samych elektrod, przepuszczających tylko jony litu. W stanie rozładowanym napięcie między elektrodami zawiera się w przedziale od 2,7 do 3 woltów, aw stanie naładowanym osiąga 4,2 wolta (dla akumulatora litowo-tlenkowego kobaltu). W przypadku fosforanu litowo-żelazowego (rodzaj baterii litowo-jonowej) wartości te będą różne - od 1,8 do 2,0 woltów w stanie rozładowanym i od 3,6 do 3,8 wolta w stanie naładowanym.

Dla każdej baterii wartości charakterystyczne napięć roboczych są wskazane w dokumentacji, ponadto każdy akumulator musi być wyposażony w obwód ochronny, który nie pozwala na przekroczenie dopuszczalnego zakresu napięcia. Jeśli ogniwa zostaną połączone w akumulatory po połączeniu szeregowym, konieczne jest, aby istniał kontroler równoważący, który utrzyma ładunek każdego ogniwa na akceptowalnym poziomie.

Akumulatory litowo-polimerowe tradycyjnie różnią się od konwencjonalnych akumulatorów litowo-jonowych elastyczną, a nie sztywną ramą. W rezultacie ogniwo nie tylko okazuje się 20% lżejsze, ale ma również ogromną zaletę, jaką jest zdolność do produkcji baterii o prawie dowolnym pożądanym kształcie (w przypadku laptopów, tabletów i innych urządzeń mobilnych jest to niezwykle ważne). Ponadto poziom samorozładowania akumulatorów litowo-polimerowych wynosi tylko około 5% miesięcznie.

Na koniec należy zauważyć, że liczba cykli roboczych, które dla akumulatorów litowo-polimerowych osiąga 900. A przy prądach rozładowania 2C (dwukrotność wartości pojemności nominalnej) pojemność akumulatorów tego typu zmniejsza się tylko o 20% w całym okresie użytkowania.Do zastosowań specjalnych, z nietypowo dużymi prądami roboczymi, opracowano specjalne akumulatory litowo-polimerowe, które mogą bezpiecznie przenosić prądy na obciążenie o rząd wielkości wyższe niż wartość nominalna.