Litiumpolymerbatterier

I början av 90-talet, när den industriella användningen av litiumjonbatterier redan fick fart, utvecklades de första litiumbatterierna i form av paket - litiumpolymerbatterier (beteckningen "Li-Pol" eller "Li-Po").

Således har litiumpolymerbatterier blivit en senare version litiumjonbatterier. Men om en flytande elektrolyt används i litiumjonbatterier, är detta i litiumpolymer motsvarigheter redan en polymersammansättning, i konsistens är det en gel. På grund av polymerbasen har batterier av denna typ en högre specifik energiintensitet än andra.

Av detta skäl är litiumpolymerbatterier idag särskilt implementerade i många mobila enheter, där låg vikt är oerhört viktigt (prylar, radiostyrda leksaker, etc.)

Ett typiskt litium-polymerbatteri innehåller fyra huvuddelar i sin design: en positiv elektrod (anod), en negativ elektrod (katod), en separator och en elektrolyt. En polymer såsom en mikroporös polyeten eller polypropenfilm kan fungera som en separator. Därför, även om elektrolyten praktiskt taget är en vätska, är polymerkomponenten i batteriet alltid närvarande.

Den positiva elektroden kan i sin tur delas upp i tre delar: ett litiumövergångsmaterial (litiumkoboltoxid eller litiummanganoxid), ett ledande tillsatsmedel och ett polymerbindemedel - polyvinylidenfluorid. När det gäller den negativa elektroden innehåller den också tre delar, endast kol (grafit) finns på den istället för oxider.

Funktionen av ett litiumpolymerbatteri, liksom principen för drift av ett litiumjonbatteri, är baserat på den reversibla införlivningen (interkalering och avkalkning) av litiumjoner i materialet i de positiva och negativa elektroderna, medan elektrolyten tjänar som ett ledande medium för litiumjoner och en mikroporös separator behövs här för att förhindra att motsatta elektroder berör varandra.

Separatorn eliminerar således migrationen av partiklarna i själva elektroderna och passerar endast litiumjoner. I det urladdade tillståndet är spänningen mellan elektroderna i området från 2,7 till 3 volt, och i laddat tillstånd når den 4,2 volt (för ett litium-koboltoxidbatteri). För litiumjärnfosfat (en typ av litiumjonbatteri) kommer dessa värden att vara olika - från 1,8 till 2,0 volt i urladdat tillstånd och från 3,6 till 3,8 volt i laddat tillstånd.

För varje batteri anges de karakteristiska värdena på driftspänningarna i dokumentationen. Dessutom måste varje batteri vara utrustad med en skyddskrets som inte tillåter spänningen att överskrida det tillåtna intervallet. Om cellerna monteras i batterier efter att de har anslutits i serie är det absolut nödvändigt att det finns en balanseringsstyrenhet som håller laddningen för varje cell på en acceptabel nivå.

Litiumpolymerbatterier skiljer sig traditionellt från konventionella litiumjonbatterier i en flexibel snarare än en stel ram. Som ett resultat visar det sig att cellen inte bara är 20% lättare, utan också har en enorm fördel, vilket är förmågan att producera batterier av nästan vilken önskad form som helst (för bärbara datorer, surfplattor och andra mobila enheter är detta extremt viktigt). Dessutom är nivån på självutladdning av litiumpolymerbatterier endast cirka 5% per månad.

Slutligen bör det noteras att antalet driftscykler, som för litiumpolymerbatterier når 900. Och vid urladdningsströmmar på 2C (dubbelt så mycket som den nominella kapaciteten) minskar kapaciteten för hushållsbatterier av denna typ endast med 20% under hela livslängden.För speciella applikationer, med atypiskt stora driftströmmar, utvecklas speciella litium-polymerbatterier som säkert kan överföra strömmar till lasten i en storleksordning högre än det nominella värdet.