Літій-полімерні акумулятори

На початку 90-х років, коли промислове використання літій-іонних акумуляторів вже у всю набирало обертів, були розроблені і перші літієві акумулятори в формі пакетів – літій-полімерні акумулятори (позначення «Li-Pol» або «Li-Po»).

Таким чином, літій-полімерні акумулятори стали більш пізньої різновидом літій-іонних акумуляторів. Але якщо в літій-іонних акумуляторах електроліт застосовується рідкий, то у літій-полімерних побратимів це вже полімерний склад, за консистенцією – гель. Завдяки полімерній основі, акумулятори даного типу мають більш високу питомою енергоємністю, ніж інші.

Саме з цієї причини сьогодні літій-полімерні акумулятори особливо широко впроваджені в безліч мобільних пристроїв, де мала вага вкрай важливий (гаджети, радіокеровані іграшки і т. Д.)

Типовий літій-полімерний акумулятор містить у своїй конструкції чотири основні частини: позитивний електрод (анод), анод (катод), сепаратор і електроліт. Як сепаратора може виступати такий полімер, як микропористая поліетиленова або поліпропіленова плівка. Тому навіть якщо електроліт практично і є рідиною, полімерний компонент в акумуляторі незмінно присутня.

Позитивний електрод, в свою чергу, може бути розділений на три частини: літій-перехідний матеріал (оксид літію-кобальту або літій-оксид марганцю), яка проводить добавка і полімерне сполучна – полівініліденфторид. Що стосується негативного електрода, то він містить теж три частини, тільки замість оксидів на ньому присутня вуглець (графіт).

Принцип дії літій-полімерного акумулятора, як і принцип дії акумулятора літій-іонного заснований на оборотному вбудовування (інтеркаляції і деінкаляціі) іонів літію в матеріал позитивного і негативного електродів, при цьому провідним середовищем для іонів літію служить електроліт, а мікропористий сепаратор потрібен тут для того , щоб перешкоджати зіткненню протилежних електродів один з одним.

Сепаратор, таким чином, виключає міграцію частинок самих електродів, пропускаючи лише іони літію. В розрядженому стані напруга між електродами знаходиться в діапазоні від 2,7 до 3 вольт, а в зарядженому досягає 4,2 вольт (для акумулятора на основі оксиду літій-кобальту). Для літій-железофосфата (різновид літій-іонного акумулятора) ці значення будуть іншими – від 1,8 до 2,0 вольт в розрядженому стані і від 3,6 до 3,8 вольт в зарядженому.

Для кожного акумулятора характерні значення робочої напруги вказуються в документації, крім того кожен акумулятор повинен бути оснащений захисною схемою, що не допускає виходу напруги за межі допустимого діапазону. Якщо ж осередки збираються в батареї будучи з’єднані послідовно, то обов’язково наявність балансуючого контролера, який буде утримувати заряд кожного осередку на прийнятному рівні.

Літій-полімерні акумулятори традиційно відрізняються від звичайних літій-іонних акумуляторів гнучким, а не жорстким каркасом. В результаті осередок не тільки виявляється на 20% легше, але також має колосальну перевагу, яке полягає в можливості виробляти акумулятори практично будь-якої бажаної форми (для ноутбуків, планшетів та інших мобільних пристроїв це вкрай важливо). Крім того рівень саморозряду літій-полімерних акумуляторів становить всього близько 5% в місяць.

Нарешті, слід зазначити кількість робочих циклів, яке у літій-полімерних акумуляторів досягає 900. А при розрядних токах в 2С (подвоєне значення номінальної ємності) ємність побутових акумуляторів даного типу знижується лише на 20% за весь час життя. Для спеціальних же застосувань, з нетипово великими робочими струмами, розробляються спеціальні літій-полімерні акумулятори, здатні безболісно віддавати в навантаження струми на порядок перевищують величину номіналу.

Андрій повну

Ссылка на основную публикацию