Baterias de polímero de lítio

No início dos anos 90, quando o uso industrial de baterias de íon de lítio já estava ganhando força, as primeiras baterias de lítio em forma de embalagem foram desenvolvidas - baterias de polímero de lítio (designação "Li-Pol" ou "Li-Po").

Assim, as baterias de polímero de lítio tornaram-se uma versão posterior baterias de íon de lítio. Mas se um eletrólito líquido é usado em baterias de íon-lítio, então nas contrapartes de polímero de lítio isso já é uma composição de polímero, em consistência, é um gel. Devido à base de polímero, as baterias deste tipo têm uma intensidade de energia específica mais alta que outras.

É por esse motivo que hoje as baterias de polímero de lítio são amplamente implementadas em muitos dispositivos móveis, onde o baixo peso é extremamente importante (gadgets, brinquedos controlados por rádio etc.)

Uma bateria típica de polímero de lítio contém quatro partes principais em seu design: um eletrodo positivo (ânodo), um eletrodo negativo (cátodo), um separador e um eletrólito. Um polímero, como um filme de polietileno ou polipropileno microporoso, pode atuar como um separador. Portanto, mesmo que o eletrólito seja praticamente um líquido, o componente de polímero na bateria está sempre presente.

O eletrodo positivo, por sua vez, pode ser dividido em três partes: um material de transição de lítio (óxido de cobalto de lítio ou óxido de manganês de lítio), um aditivo condutor e um aglutinante de polímero - fluoreto de polivinilideno. Quanto ao eletrodo negativo, ele também contém três partes, apenas carbono (grafite) está presente nele, em vez de óxidos.

O princípio de operação de uma bateria de polímero de lítio, bem como o princípio de operação de uma bateria de íon de lítio, baseia-se na incorporação reversível (intercalação e descalibração) de íons de lítio no material dos eletrodos positivos e negativos, enquanto o eletrólito serve como meio condutor de íons de lítio, e aqui é necessário um separador microporoso para impedir que os eletrodos opostos se toquem.

O separador, portanto, elimina a migração de partículas dos próprios eletrodos, passando apenas íons de lítio. No estado descarregado, a tensão entre os eletrodos está na faixa de 2,7 a 3 volts e no estado carregado atinge 4,2 volts (para uma bateria de óxido de lítio-cobalto). Para o fosfato de ferro e lítio (um tipo de bateria de íons de lítio), esses valores serão diferentes - de 1,8 a 2,0 volts no estado descarregado e de 3,6 a 3,8 volts no estado carregado.

Para cada bateria, os valores característicos das tensões operacionais são indicados na documentação. Além disso, cada bateria deve estar equipada com um circuito de proteção que não permita que a tensão exceda a faixa permitida. Se as células forem montadas em baterias após serem conectadas em série, é imperativo que exista um controlador de balanceamento que mantenha a carga de cada célula em um nível aceitável.

As baterias de polímero de lítio diferem tradicionalmente das baterias de íon de lítio convencionais em um quadro flexível e não rígido. Como resultado, a célula não apenas se mostra 20% mais leve, mas também possui uma grande vantagem, que é a capacidade de produzir baterias de praticamente qualquer formato desejado (para laptops, tablets e outros dispositivos móveis, isso é extremamente importante). Além disso, o nível de autodescarga das baterias de polímero de lítio é de apenas cerca de 5% ao mês.

Por fim, deve-se notar o número de ciclos de trabalho, que para baterias de polímero de lítio atinge 900. E com correntes de descarga de 2C (duas vezes a capacidade nominal), a capacidade de baterias domésticas desse tipo diminui apenas 20% durante toda a vida útil.Para aplicações especiais, com correntes de operação atipicamente grandes, são desenvolvidas baterias especiais de polímero de lítio que podem transferir com segurança as correntes para a carga em uma ordem de magnitude maior que o valor nominal.