Baterii cu polimer de litiu

La începutul anilor 90, când utilizarea industrială a bateriilor cu litiu-ion câștiga deja impuls, au fost dezvoltate primele baterii de litiu sub formă de pachete - baterii cu litiu-polimer (denumirea „Li-Pol” sau „Li-Po”).

Astfel, bateriile cu polimer de litiu au devenit o versiune ulterioară baterii cu litiu. Dar dacă un electrolit lichid este utilizat în bateriile cu ioni de litiu, atunci în omologii litiu-polimer aceasta este deja o compoziție de polimer, prin consistența gelului. Datorită bazei polimerice, bateriile de acest tip au o intensitate energetică specifică mai mare decât altele.

Din acest motiv, astăzi bateriile cu litiu-polimer sunt îndeosebi aplicate pe scară largă în multe dispozitive mobile, unde greutatea redusă este extrem de importantă (gadgeturi, jucării radio-controlate etc.)

O baterie tipică de litiu-polimer conține patru părți principale în proiectarea sa: un electrod pozitiv (anod), un electrod negativ (catod), un separator și un electrolit. Un polimer cum ar fi o polietilenă microporosă sau o folie de polipropilenă poate acționa ca un separator. Prin urmare, chiar dacă electrolitul este practic un lichid, componenta de polimer din baterie este întotdeauna prezentă.

La rândul său, electrodul pozitiv poate fi împărțit în trei părți: un material de tranziție de litiu (oxid de cobalt de litiu sau oxid de litiu mangan), aditiv conductor și un liant polimeric, fluorură de poliviniliden. În ceea ce privește electrodul negativ, acesta conține, de asemenea, trei părți, doar carbon (grafit) este prezent pe el în loc de oxizi.

Principiul funcționării unei baterii cu litiu-polimer, precum și principiul funcționării unei baterii litiu-ionice se bazează pe încorporarea reversibilă (intercalație și descalcare) a ionilor de litiu în materialul electrozilor pozitivi și negativi, în timp ce electrolitul servește ca mediu conductor pentru ionii de litiu, iar aici este necesar un separator microporos. pentru a împiedica electrozii opuși să se atingă între ei.

Separatorul elimină astfel migrarea particulelor electrozilor înșiși, trecând doar ioni de litiu. În starea descărcată, tensiunea dintre electrozi este cuprinsă între 2,7 și 3 volți, iar în starea încărcată ajunge la 4,2 volți (pentru o baterie cu oxid de litiu-cobalt). Pentru fosfat de fier de litiu (un tip de baterie litiu-ion), aceste valori vor fi diferite - de la 1,8 la 2,0 volți în starea descărcată și de la 3,6 la 3,8 volți în starea încărcată.

Pentru fiecare baterie, valorile caracteristice ale tensiunilor de funcționare sunt indicate în documentație, în plus, fiecare baterie trebuie să fie echipată cu un circuit de protecție care să nu permită tensiunii să depășească intervalul admis. Dacă celulele sunt asamblate în baterii după ce au fost conectate în serie, este imperativ să existe un controler de echilibrare care să mențină încărcarea fiecărei celule la un nivel acceptabil.

Bateriile cu litiu-polimer diferă în mod tradițional de bateriile convenționale litiu-ion într-un cadru flexibil, mai degrabă decât unul rigid. În consecință, celula nu numai că se dovedește a fi cu 20% mai ușoară, dar are și un avantaj extraordinar, care este capacitatea de a produce baterii de aproape orice formă dorită (pentru laptopuri, tablete și alte dispozitive mobile, acest lucru este extrem de important). În plus, nivelul de descărcare automată a bateriilor cu litiu-polimer este de aproximativ 5% pe lună.

În sfârșit, trebuie menționat numărul de cicluri de serviciu, care pentru bateriile cu litiu-polimer ajunge la 900. Și la curenții de descărcare de 2C (de două ori valoarea capacității nominale), capacitatea bateriilor casnice de acest tip scade cu doar 20% pe întreaga durată de viață.Pentru aplicații speciale, cu curenți de funcționare atipic mari, sunt dezvoltate baterii speciale de litiu-polimer care pot transfera curenți în siguranță sarcinii un ordin de mărime mai mare decât valoarea nominală.