Litiumpolymeeriparistot

Jatkuva tekniikan kehitys vaikuttaa suotuisasti moniin ihmisten elämän osa-alueisiin. Suuren suorituskyvyn virtalähteiden tarve, joilla on hyvä turvallisuuden, kustannusten ja suorituskyvyn suhde, on johtanut litiumpolymeerielementtien luomiseen.

Mikä on litiumpolymeeriparisto

Li-polymeeriparistot ovat galvaanisia virtalähteitä, joissa käytetään litiumilla tyydyttyneitä polymeerimateriaaleja elektrolyyttinä.

Litiumpolymeeritekniikasta on tullut uusi vaihe litium-ioni-energialähteiden kehittämisessä, mikä on vähentänyt niiden tuotantokustannuksia ja sallinut pienikokoisten ja joustavien paristojen luomisen.

Kun ostat ja käytät tällaisia ​​paristoja, sinun on ymmärrettävä niihin tehdyt merkinnät, joilla on seuraavat ominaisuudet:

• akun kapasiteetti ilmoitetaan mAh;
• merkinnän englanninkielisen S-kirjaimen vieressä oleva numero osoittaa paristossa olevien yksittäisten elementtien (tölkkien) määrän, joiden nimellisjännite on 3,7 volttia ja enintään 4,2 volttia;
• C-kirjaimen vieressä oleva numero osoittaa suurimman virran ulostulon yksikköinä C-yksikköinä. Suurin purkausvirta milliampereina tunnissa on yhtä suuri kuin akun kapasiteetti kerrottuna tällä arvolla;
• P-kirjaimen vieressä oleva numero osoittaa rinnan kytkettyjen tölkkien määrän. Tölkkiä käytettäessä tätä arvoa ei yleensä ilmoiteta.

Siten nimitys 2600 mAh 3S 20C tarkoittaa 2600 mAh Li-polymeeriakkua, jonka nimellisjännite on 11,1 volttia (korkeintaan 12,6 volttia), kolme pankkia kytkettynä sarjaan ja sallittu purkausvirta 52 ampeeria (2600x20 = 52000 mA).

Kuinka litiumpolymeeriparistojen tuotanto on

Li-polymeeristen teholähteiden tuotannossa tätä tekniikkaa käytetään:

1. Suspensio levitetään kontrolloidusti katodin ja anodin aktiivisten materiaalien kanssa (kaksi erilaista prosessia) alumiinin tai kuparifolion pinnalle, joka toimii virrankerääjänä.
2. Levitetyn materiaalin sisältävä kalvo kuivataan, leikataan halutun koon ja muodon elementeiksi.
3. Polymeerielektrolyyttierottimen valmistus suoritetaan, joka sitten asetetaan foliokerrosten väliin katodin ja anodin aktiivisten materiaalien kanssa.
4. Monikerroksinen akku kootaan, suljetaan ja kuivataan.
5. Käytettäessä polymeerierotinta, joka vaatii geelielektrolyytin sisällyttämistä, se täytetään oikealla määrällä elektrolyyttinestettä.
6. Kosketuslevyjen asentaminen, pakkaus suojakuoreen ja sen ulkonevien osien leikkaaminen.
7. Ulkoiset akun navat on asennettu.
8. Lataus / purku -sykli ja testaus suoritetaan.
9. Teurastaminen, lajittelu kapasiteetin mukaan ja asianmukaisten nimitysten piirtäminen suoritetaan.
10. Tarvittaessa johdot juotetaan akun napoihin.
11. Laadunvalvonta suoritetaan, kotelossa olevien akkukennojen pakkaus, johon tarvittavat merkinnät ja pakkaukset on kiinnitetty.

Toimintaperiaate ja laitteen litiumpolymeeriparisto

Li pol -paristojen toimintaperiaate perustuu puolijohdetehon käyttöön polymeerimateriaaleissa, joissa on elektrolyytti-ioneja. Elektrolyytin lisääminen polymeereihin aiheuttaa niiden ioninjohtavuuden lisääntymisen samalla kun muovin eristysominaisuudet säilyvät elektronien suhteen.

Sähkömoottorivoima suhteessa litium-ioneihin tapahtuu palautuvassa kemiallisessa reaktiossa hiilen (yleensä grafiitin) anodin (plus) ja koboltin, vanadiinioksidin tai mangaanin katodin (miinus) välillä, joka on sijoitettu polymeerielektrolyyttiin litiumsuolojen kanssa.

Polymeerielektrolyyttejä on kolme tyyppiä:

1. Täysin kuivat polymeerielektrolyytit, jotka ovat muovia, joihin on lisätty litiumsuoloja, antavat pienen virran huoneenlämpötilassa, riittämättömänä useimmille nykyaikaisille laitteille ja ovat kalliimpia kuin tavalliset litium-ioniakut.
2. Geelimäisillä polymeerielektrolyytteillä, jotka ovat pehmittimien-liuottimien kanssa leikattuja kuivat polymeerielektrolyyttejä, on hyväksyttävät kapasiteetin, virran lujuuden ja kustannusindikaattorit, ja niitä käytetään useimmiten käytännössä.
3. Litiumsuolojen vedettömät liuokset, jotka jakautuvat mikrohuokoiseen polymeerimatriisiin absorptiolla.

Massiivisesti myydyt Li Po -akut ovat oikeastaan ​​hybridejä, joissa yhdistyvät paitsi puhdas kuiva polymeerielektrolyytti, myös pieni määrä geelielektrolyyttiä, joka sisältää myös litium-ionilähteitä.

Geelielektrolyytin sulkeumien lisääminen kiinteään polymeerielektrolyyttiin lisää sen ioninjohtavuutta ja sähköisiä ominaisuuksia, etenkin käyttövirta nousee arvoon, joka tarvitaan nykyaikaisimmille pienikokoisille laitteille.

Litiumpolymeeriparisto: Hyödyt ja haitat

Li-polymeeriteholähteillä on seuraavat edut:

• korkea energiatiheys suhteessa niiden massaan, 4-5 kertaa korkeampi kuin nikkeli-kadmium-akkuilla ja 3–4 kertaa suurempi kuin nikkeli-metallihydridivoimalähteet;
• alhainen itsepurkausvirta ja korkea virran hyötysuhde;
• kyky luoda joustavia ja erittäin ohuita tuotteita;
• muistivaikutuksen puute;
• pitämään jännite hyväksyttävissä rajoissa toimintapurkauksen aikana;
• laaja sallittu lämpötila alue käytön aikana (-20 - +40 astetta).

Litiumpolymeeriparistoilla on joitain haittoja:

• palovaara ylikuormituksen / ylikuumenemisen yhteydessä. Nämä akut vaativat suojaavan elektroniikan, joka tarkkailee latausvirtaa ja lämpötilaa, sekä erityisen latausalgoritmin;
• ikääntymisvaikutus, joka johtaa kapasiteetin vähenemiseen pitkäaikaisen varastoinnin ja käytön aikana (uskotaan, että akku menettää jopa 20% kapasiteetista vuodessa);
• vika syvän purkauksen aikana (alle 3 volttia);
• ylikuumenemisen pelko yli 60 astetta ja ylilatauksen yli 4,2 volttia (yli 4,5 voltin jännitteellä räjähdys on mahdollista);
• ohuen vaipan (yleensä kalvon muodossa) käyttö joissakin näistä paristoista vähentää Li Pol -kennojen kustannuksia, mutta samalla vähentää niiden lujuutta.

Missä Li Pol -akkuja käytetään?

Tämän tyyppistä virtalähdettä sen kevyen ja suuren tehon vuoksi käytetään laajasti virran tuottamiseen pienille ja suurille laitteille, mukaan lukien:

• matkapuhelimet ja älypuhelimet;
• radio-ohjattavat mallit, nelikopterit, mikrotasot;
• sähkötyökalu;
• digitaalitekniikka, ultrakirjat;
• sähköautot.

Li Pol -akun käyttöohjeet

Tarvittavan turvallisuustason varmistamiseksi ja terveiden paristojen käyttöiän pidentämiseksi sinun on noudatettava seuraavia sääntöjä:

1. Paristoja ei voi käyttää vaurioiden tai turpoamisen varalta, mutta ne on hävitettävä;
2. akut on ladattava laadukkaalla laturilla valvonnan alla välttäen akun ylikuumenemista. Jos latauksen aikana on palavaa hajua, turvotusta, syttymistä, se on heti pysäytettävä ja irrotettava akku laturista.
3. on parempi ladata palamattomalle pinnalle, esimerkiksi keraamiselle laatalle tai posliinilevylle, kun virtalähde on ladattu täyteen, on parempi antaa sen jäähtyä ja vasta sitten alkaa käyttää sitä;
4. alle 3 voltin purkautumista, ylikuumenemista tai ylikuumenemista, jotka vähentävät kapasiteettia ja varauksen purkausjaksojen kokonaismäärää, ei saa sallia;
5. LiPo-solujen pisin käyttöikä saavutetaan pitämällä niiden varaustaso 45%: ssa;
6. Paras lataustila LiPo-akkuille tarjoaa Sony-laturit noin kolmen tunnin ajan. Se tapahtuu kolmessa vaiheessa:
   • Ensin, noin tunnin ajan, lataus suoritetaan jopa 70%: iin tasavirralla 0,5-1 akun virran ulostulosta 4,2 voltin jännitteeseen;
   • Lataaminen kestää 1 tunti - 90%, jännitteellä enintään 4,2 volttia asteittain pienenevällä virralla (enintään noin 0,2 virran ulostulosta);
   • Kolmannessa vaiheessa lataus suoritetaan yli tunnissa 100 prosenttiin pienellä, jatkuvasti alenevalla virralla.

Halvat laturit lopettaa latauksen ensimmäisessä vaiheessa saavuttaessaan 4,2 v: n jännitteen, joten akku ei saavuta täyden kapasiteettinsa.

• Vältä akun iskua, oikosulkua tai erittäin suurten virtojen aiheuttamaa purkautumista, latauksen ollessa yli 4,2 volttia paristoelementtiä kohti - kaikki nämä syyt voivat aiheuttaa tulipalon;
• Jos käytetään useiden Li Pol -kennojen yhdistelmäakkuja, on parempi ladata ne erikseen tai käyttää erityistä tasausvarausta tasapainotuksella jokaiselle kennolle. Tällaisen laitteen toimintaperiaatteena on pysäyttää yksittäisten elementtien varaus, kun ne saavuttavat noin 4,17 voltin jännitteen;
• Ennen uusien paristojen käyttöönottoa on parempi kalibroida ne kaksinkertaisella täydellä varauksella ja purkauksella.

Joissakin Li Pol -akkuissa alle 2,5 voltin purkaus voi johtaa litiumin metalloitumiseen, mikä johtaa johtavien siltojen luomiseen akun sisälle ja oikosulkuun. Kun ladataan tällaista akkua, tapahtuu hallitsematon lämmitys, joka voi johtaa tällaisen virtalähteen räjähtämiseen. Siksi paristoja, joissa jännite on laskenut alle 3 voltin kriittisen tason, on parempi olla käyttämättä, ja jos jännite laskee 2,5 voltiin ja alle, ne on hävitettävä.

Kuinka säilyttää litiumpolymeeriparistoja

On suotavaa varastoida ladattuja LiPo-akkuja suojakoteloissa huoneenlämpötilassa latauksen ollessa 3,6-3,8 volttia.

Ennen LiPo-solujen varastointia suositellaan, että ne latautuvat jopa 40–50%, irrotettuina virtansa käyttävistä laitteista ja tarkista säännöllisesti, vähintään kerran kuudessa kuukaudessa, lataustaso.

Litiumpolymeeriparistojen hävittäminen

LiPo-virtalähteiden hävittäminen on erityisen tärkeää niiden korkean palovaaran vuoksi. Ne ovat vähemmän myrkyllisiä kuin nikkeli-kadmium-akut, mutta sisältävät silti ympäristölle haitallisia aineita.

Li-polymeeriparistojen hävittämiseksi kokonaan ja turvallisesti on noudatettava seuraavia vaatimuksia:

• Tyhjät akut hävitetään muovisissa astioissa vesisuolaliuoksen kanssa (noin puoli lasillista suolaa litraa vettä kohti) noin 2 viikon ajan (kunnes kaasuntuotanto pysähtyy) muussa kuin asuinrakennuksessa. Sen jälkeen ne voidaan heittää pois tavallisella jätteellä;
• Ennen hävittämistä akut on tyhjennettävä vähintään yhteen voltiin (tämä voidaan tehdä lampulla kuormana);
• Jos akkukotelo on vaurioitunut, sitä ei tarvitse tyhjentää, vaan se on hävitettävä vesisuolaliuoksessa;
• jos purkaus syntyy yli sallitun virran, kytkettynä enimmäisvirran C arvoon, akun tulisi olla hiekan kauhassa tai toisessa paikassa suojassa paikassa;
• Suolaliuoksessa käsittelemättömien paristojen mekaaninen tuhoaminen ei ole sallittua, mikä voi johtaa tulipaloon. Erityisen vaarallisia tässä suhteessa ovat akut, joissa on kobolttikatodi.