Baterías de polímero de litio

A principios de los años 90, cuando el uso industrial de las baterías de iones de litio ya estaba ganando impulso, se desarrollaron las primeras baterías de litio en forma de paquetes: baterías de polímero de litio (designación "Li-Pol" o "Li-Po").

Por lo tanto, las baterías de polímero de litio se han convertido en una versión posterior baterías de iones de litio. Pero si se usa un electrolito líquido en baterías de iones de litio, entonces en sus contrapartes de polímero de litio esta ya es una composición de polímero, por consistencia de gel. Debido a la base de polímero, las baterías de este tipo tienen una intensidad de energía específica más alta que otras.

Por esta razón, hoy en día las baterías de polímero de litio se implementan especialmente en muchos dispositivos móviles, donde el bajo peso es extremadamente importante (aparatos, juguetes controlados por radio, etc.)

Una batería típica de polímero de litio contiene cuatro partes principales en su diseño: un electrodo positivo (ánodo), un electrodo negativo (cátodo), un separador y un electrolito. Un polímero tal como una película microporosa de polietileno o polipropileno puede actuar como un separador. Por lo tanto, incluso si el electrolito es prácticamente un líquido, el componente de polímero en la batería siempre está presente.

El electrodo positivo, a su vez, se puede dividir en tres partes: un material de transición de litio (óxido de litio cobalto u óxido de litio y manganeso), un aditivo conductor y un aglutinante polimérico: fluoruro de polivinilideno. En cuanto al electrodo negativo, también contiene tres partes, solo carbono (grafito) está presente en él en lugar de óxidos.

El principio de funcionamiento de una batería de polímero de litio, así como el principio de funcionamiento de una batería de iones de litio, se basa en la incorporación reversible (intercalación y descalcificación) de iones de litio en el material de los electrodos positivo y negativo, mientras que el electrolito sirve como medio conductor para iones de litio, y aquí se necesita un separador microporoso. para evitar que los electrodos opuestos se toquen entre sí.

El separador, por lo tanto, elimina la migración de partículas de los electrodos, pasando solo iones de litio. En el estado descargado, el voltaje entre los electrodos está en el rango de 2.7 a 3 voltios, y en el estado cargado alcanza 4.2 voltios (para una batería de óxido de litio y cobalto). Para el fosfato de litio y hierro (un tipo de batería de iones de litio), estos valores serán diferentes: de 1.8 a 2.0 voltios en el estado descargado y de 3.6 a 3.8 voltios en el estado cargado.

Para cada batería, los valores característicos de los voltajes de funcionamiento se indican en la documentación, además, cada batería debe estar equipada con un circuito de protección que no permita que el voltaje exceda el rango permitido. Si las celdas se ensamblan en baterías después de conectarse en serie, es imperativo que exista un controlador de equilibrio que mantenga la carga de cada celda a un nivel aceptable.

Las baterías de polímero de litio tradicionalmente difieren de las baterías convencionales de iones de litio en un marco flexible en lugar de rígido. Como resultado, la celda no solo resulta ser un 20% más ligera, sino que también tiene una gran ventaja, que es la capacidad de producir baterías de casi cualquier forma deseada (para computadoras portátiles, tabletas y otros dispositivos móviles, esto es extremadamente importante). Además, el nivel de autodescarga de las baterías de polímero de litio es solo del 5% por mes.

Finalmente, debe tenerse en cuenta el número de ciclos de trabajo, que para las baterías de polímero de litio alcanza 900. Y a corrientes de descarga de 2C (el doble de la capacidad nominal), la capacidad de las baterías domésticas de este tipo disminuye solo en un 20% durante toda la vida útil.Para aplicaciones especiales, con corrientes de funcionamiento atípicamente grandes, se desarrollan baterías especiales de polímero de litio que pueden transferir de manera segura las corrientes a la carga en un orden de magnitud superior al valor nominal.