Lítiové polymérové ​​batérie

Na začiatku 90. rokov, keď priemyselné využitie lítium-iónových batérií už naberalo na obrátkach, boli vyvinuté prvé lítiové batérie vo forme balíčkov - lítium-polymérové ​​batérie (označenie „Li-Pol“ alebo „Li-Po“).

Lítium-polymérové ​​batérie sa tak stali novšou verziou lítium-iónové batérie, Ak sa však v lítium-iónových batériách použije tekutý elektrolyt, potom v náprotivkoch lítium-polymér je to už polymérna kompozícia, v konzistencii je to gél. Batérie tohto typu majú vďaka polymérnej báze vyššiu špecifickú energetickú náročnosť ako iné.

Z tohto dôvodu sú dnes lítium-polymérové ​​batérie obzvlášť široko implementované v mnohých mobilných zariadeniach, kde je nízka hmotnosť mimoriadne dôležitá (prístroje, hračky ovládané rádiom atď.)

Typická lítium-polymérová batéria obsahuje štyri hlavné časti: pozitívnu elektródu (anóda), zápornú elektródu (katóda), separátor a elektrolyt. Polymér, ako je mikroporézny polyetylén alebo polypropylénový film, môže pôsobiť ako separátor. Preto, aj keď je elektrolyt prakticky kvapalina, polymérna zložka v batérii je vždy prítomná.

Pozitívna elektróda sa zase môže rozdeliť na tri časti: materiál na báze lítia (oxid lítia kobaltu alebo oxid lítia a mangánu), vodivá prísada a polymérne spojivo - polyvinylidénfluorid. Pokiaľ ide o zápornú elektródu, obsahuje tiež tri časti, namiesto oxidov je na nej prítomný iba uhlík (grafit).

Princíp činnosti lítium-polymérovej batérie, ako aj princíp činnosti lítium-iónovej batérie, je založený na reverzibilnom zabudovaní (interkalácii a dekatácii) lítiových iónov do materiálu kladných a záporných elektród, zatiaľ čo elektrolyt slúži ako vodivé médium pre lítiové ióny, a tu je potrebný mikroporézny separátor. aby sa zabránilo vzájomnému dotyku opačných elektród.

Separátor tak eliminuje migráciu častíc samotných elektród a prechádza iba lítiové ióny. Vo vybitom stave je napätie medzi elektródami v rozsahu od 2,7 do 3 voltov a v nabitom stave dosahuje 4,2 voltov (pre batériu z oxidu lítno-kobaltového). Pre fosforečnan lítno-železnatý (typ lítium-iónovej batérie) sa tieto hodnoty budú líšiť - od 1,8 do 2,0 voltov vo vybitom stave a od 3,6 do 3,8 voltov v nabitom stave.

Pre každú batériu sú charakteristické hodnoty prevádzkového napätia uvedené v dokumentácii a navyše musí byť každá batéria vybavená ochranným obvodom, ktorý neumožňuje prekročiť povolené napätie. Ak sa články zhromažďujú v batériách po sériovom pripojení, je potrebné mať vyrovnávací regulátor, ktorý udržiava nabíjanie každého článku na prijateľnej úrovni.

Lítium-polymérové ​​batérie sa tradične líšia od konvenčných lítium-iónových batérií skôr flexibilným ako pevným rámom. Výsledkom je, že bunka je nielen o 20% ľahšia, ale má aj obrovskú výhodu, ktorou je schopnosť vyrábať batérie takmer ľubovoľného tvaru (pre notebooky, tablety a ďalšie mobilné zariadenia je to mimoriadne dôležité). Okrem toho je úroveň samovybíjania lítium-polymérových batérií iba asi 5% mesačne.

Nakoniec treba poznamenať, že počet pracovných cyklov, ktoré pre lítium-polymérové ​​batérie dosahuje 900. A pri vybíjacích prúdoch 2C (dvojnásobok menovitej kapacity) kapacita domácich batérií tohto typu klesá počas celého životného cyklu iba o 20%.Pre špeciálne aplikácie s atypicky veľkými prevádzkovými prúdmi sa vyvíjajú špeciálne lítium-polymérové ​​batérie, ktoré dokážu bezpečne prenášať prúdy do zaťaženia rádovo vyššou ako menovitá hodnota.