Lithiumpolymerbatterier

Den konstante udvikling af teknologi påvirker gunstigt mange aspekter af folks liv. Behovet for at have højtydende kraftkilder med en god balance mellem sikkerhed, omkostninger og ydeevne har ført til oprettelsen af ​​lithiumpolymerelementer.

Hvad er et lithiumpolymerbatteri

Li-polymerbatterier er galvaniske strømforsyninger, der bruger lithiummættede polymermaterialer som elektrolyt.

Lithium-polymer teknologi er blevet et nyt trin i udviklingen af ​​lithium-ion strømkilder, hvilket har reduceret omkostningerne til deres produktion og muliggjort oprettelse af miniature og fleksible batterier.

Når du køber og bruger sådanne batterier, skal du forstå de markeringer, der anvendes på dem, som har følgende funktioner:

• batterikapacitet er angivet i mAh;
• tallet ved siden af ​​det engelske bogstav S i markeringen angiver antallet af individuelle celler (dåser) i batteriet, der hver har en nominel spænding på 3,7 volt og højst 4,2 volt;
• tallet ved siden af ​​bogstavet C angiver den maksimale strømudgang i enheder af C. Den maksimale udladningsstrøm i milliamper per time er lig med batterikapaciteten ganget med denne værdi;
• tallet ved siden af ​​bogstavet P angiver antallet af dåser, der er forbundet parallelt. Når du bruger en dåse, angives denne værdi normalt ikke.

Betegnelsen 2600 mAh 3S 20C betegner således et 2600 mAh Li-polymerbatteri med en nominel spænding på 11,1 volt (maks. 12,6 volt), med tre banker forbundet i serie og en tilladt udladningsstrøm på 52 ampere (2600x20 = 52000 mA).

Hvordan er produktionen af ​​lithiumpolymerbatterier

Ved fremstilling af Li-polymer strømforsyninger bruges denne teknologi:

1. Suspensionen påføres på en kontrolleret måde med de aktive materialer i katoden og anoden (to forskellige processer) på overfladen af ​​aluminium eller kobberfolie, der fungerer som en strømopsamler.
2. Folien med det påførte materiale tørres, skæres i elementer med den ønskede størrelse og form.
3. Fremstillingen af ​​en polymerelektrolyttseparator udføres, som derefter placeres mellem folielagene med de aktive materialer i katoden og anoden.
4. Flerlagsbatteriet samles, forsegles og tørres.
5. Når du bruger en polymerseparator, der kræver indeslutning af gelelektrolyt, fyldes den med den rigtige mængde elektrolytvæske.
6. Installation af kontaktpuder, emballering i en beskyttende skal og beskæring af dens fremspringende dele.
7. Eksterne batteriterminaler er installeret.
8. En ladnings- / udladningsstyringscyklus og test udføres.
9. Afvikling, sortering efter kapacitet og tegning af passende betegnelser udføres.
10. Om nødvendigt loddes ledninger til batteripolerne.
11. Kvalitetskontrol udføres, emballagen af ​​battericellerne i huset, hvorpå den nødvendige mærkning og emballering påføres.

Funktionsprincippet og enheden lithiumpolymerbatteri

Princippet om drift af Li pol-batterier er baseret på brugen af ​​en halvledereffekt i polymerstoffer med indeslutninger af elektrolytioner. Tilsætningen af ​​elektrolyt til polymerer medfører en stigning i deres ionledningsevne, mens plastens isolerende egenskaber opretholdes i forhold til elektroner.

Elektromotorisk kraft med hensyn til lithiumioner opstår som et resultat af en reversibel kemisk reaktion mellem anoden (plus) af kulstof (normalt grafit) og katoden (minus) af kobolt, vanadiumoxid eller mangan, anbragt i en polymerelektrolyt med lithiumsalte.

Der er tre typer polymerelektrolytter:

1. Helt tør polymerelektrolytter, som er plastiske med tilsætning af lithiumsalte, giver en lav strøm ved stuetemperaturer, utilstrækkelig til de fleste moderne enheder og er dyrere end konventionelle lithium-ion-batterier.
2. Gellignende polymerelektrolytter, der er tørre polymerelektrolytter isvædet med blødgøringsmidler-opløsningsmidler, har acceptabel kapacitans, strømstyrke og omkostninger og anvendes ofte i praksis.
3. Ikke-vandige opløsninger af lithiumsalte fordelt i en mikroporøs polymermatrix ved absorption.

Massivt solgte Li Po-batterier er faktisk hybrider, der ikke kun kombinerer ren tør polymerelektrolyt, men også en lille mængde gelelektrolyt, der også indeholder lithium-ion-kilder.

Tilsætningen af ​​indeslutninger af gelelektrolyt i en fast polymerelektrolyt øger dens ionledningsevne og elektriske egenskaber, især øger driftsstrømmen til den værdi, der er nødvendig for de fleste moderne små enheder.

Lithiumpolymerbatteri: Fordele og ulemper

Li-polymer strømforsyninger har følgende fordele:

• høj energitetthed i forhold til deres masse, 4-5 gange højere end for nikkel-cadmium-batterier og 3-4 gange højere end for nikkel-metalhydrid-strømkilder;
• lav selvudladningsstrøm og høj strømeffektivitet;
• evnen til at skabe fleksible og meget tynde produkter;
• mangel på hukommelseseffekt;
• opretholdelse af spænding inden for acceptable grænser under en arbejdsafladning;
• en lang række tilladte temperaturer under drift (fra -20 til +40 grader).

Lithiumpolymerbatterier har nogle ulemper:

• brandfare i tilfælde af overopladning / overophedning. Disse batterier kræver brug af beskyttelseselektronik, der overvåger ladestrømmen og temperaturen samt en speciel opladningsalgoritme;
• aldringseffekten, som fører til et fald i kapacitet under langtidsopbevaring og drift (det antages, at batteriet mister op til 20% af kapaciteten for hvert år);
• fejl under dyb udladning (under 3 volt);
• frygt for overophedning over 60 grader og overopladning over 4,2 volt (med en spænding over 4,5 volt er en eksplosion mulig);
• brugen af ​​en tynd skal (normalt i form af folie) i nogle af disse batterier reducerer omkostningerne ved Li Pol-celler, men reducerer samtidig deres styrke.

Hvor bruges Li Pol-batterier?

På grund af sin lette vægt og høje effekt er denne type strømforsyning vidt brugt til at levere strøm til små og store enheder, herunder:

• mobiltelefoner og smartphones;
• radiostyrede modeller, quadrocopters, mikrofly;
• el-værktøj;
• digital teknologi; ultrabooks;
• elbiler.

Retningslinjer for brug af Li Pol batteri

For at sikre det nødvendige sikkerhedsniveau og forlænge levetiden for sunde batterier skal du overholde følgende regler:

1. i nærvær af beskadigelse, hævelse af batterierne kan de ikke bruges, men skal bortskaffes;
2. batterierne skal oplades med en kvalitetsoplader under opsyn og undgå overophedning af batteriet. Hvis der under opladning er en brændende lugt, oppustethed, antændelse, skal du straks stoppe den og fjerne batteriet fra opladeren;
3. det er bedre at oplade på en ikke-brændbar overflade, såsom en keramisk flise eller porcelænsplade, når det er fuldt opladet strømkilden, er det bedre at lade det afkøle og først derefter begynde at bruge det;
4. en udladning under 3 volt, overophedning eller overkøling, der reducerer kapaciteten og det samlede antal ladningsafladningscyklusser, må ikke tillades;
5. den længste levetid for LiPo-celler opnås, mens deres ladningsniveau opretholdes på 45%;
6. Den bedste opladningstilstand til LiPo-batterier leveres af Sony-opladere i cirka tre timer. Det finder sted i tre faser:
   • Først i ca. en time udføres opladning op til 70% med jævnstrøm på 0,5-1 fra batteriets strømudgang til en spænding på 4,2 volt;
   • Genopladning med en varighed på 1 time til 90% med en spænding på højst 4,2 volt med en gradvist faldende strøm (op til ca. 0,2 fra strømudgangen);
   • På det tredje trin udføres opladning over en time til 100% med en lille konstant faldende strøm.

Billige opladere afslutter opladningen i det første trin, når de når en spænding på 4,2 v, så batteriet ikke får sin fulde kapacitet.

• Undgå stød for batteriet, kortslutninger eller afladning med meget høje strømme, overopladning over 4,2 volt pr. Cellebatterikomponent - alt dette forårsager en brand;
• Hvis der bruges sammensatte batterier fra flere Li Pol-celler, er det bedre at oplade dem separat, eller bruge en særlig udligningsladning med afbalancering for hver celle. Princippet for driften af ​​en sådan anordning er at stoppe opladningen af ​​individuelle elementer, når de når en spænding på ca. 4,17 volt;
• Før nye batterier tages i brug, er det bedre at kalibrere dem ved dobbelt fuld opladning og afladning.

I nogle Li Pol-batterier kan et afladning på under 2,5 volt føre til metallisering af lithium, hvilket fører til oprettelse af ledende broer inde i batteriet og kortslutningen. Når der oplades et sådant batteri, forekommer ukontrolleret opvarmning, hvilket kan føre til eksplosion af en sådan strømkilde. Derfor er batterier, hvor spændingen er faldet under et kritisk niveau på 3 volt, bedre ikke at bruge, og hvis spændingen falder til 2,5 volt og derunder, skal de bortskaffes.

Sådan opbevares lithiumpolymerbatterier

Det er ønskeligt at opbevare opladede LiPo-batterier i beskyttelsestilfælde ved stuetemperatur, mens de oplades i niveauet 3,6-3,8 volt.

Før opbevaring af LiPo-celler anbefales det, at de oplades op til 40-50%, kobles fra de enheder, som de tænder, og kontrollerer periodisk mindst en gang hver sjette måned opladningsniveauet.

Bortskaffelse af lithiumpolymerbatterier

Bortskaffelse af LiPo-strømforsyninger er særlig relevant på grund af deres høje brandfare. De er mindre giftige end nikkel-cadmium-batterier, men indeholder stadig stoffer, der er skadelige for miljøet.

For at bortskaffe Li-polymer-batterier helt og sikkert, skal følgende krav overholdes:

• Afladede batterier bortskaffes i plastbeholdere med vand-saltopløsning (ca. et halvt glas salt pr. 1 liter vand) i ca. 2 uger (indtil gasproduktionen stopper) i et ikke-beboelseshus. Derefter kan de smides med almindeligt affald;
• Før bortskaffelse skal batterierne aflades til mindst en volt (dette kan gøres med en pære som en last);
• hvis batterikassen er beskadiget, behøver den ikke at blive afladet, men den skal bortskaffes i en vand-saltopløsning;
• hvis afladningen produceres af en strøm, der er mere end tilladt, forbundet med værdien af ​​den maksimale strømudgang C, skal batteriet være i en spand med sand eller et andet sted med brandbeskyttelse;
• Mekanisk ødelæggelse af batterier, der ikke er forarbejdet i saltvand, er ikke tilladt, hvilket kan resultere i brand. Især farlige i denne henseende er batterier med en koboltkatode.