סוללות ליתיום פולימר

ההתפתחות המתמדת של הטכנולוגיה משפיעה לטובה על היבטים רבים בחייהם של אנשים. הצורך במקורות כוח בעלי ביצועים גבוהים עם איזון טוב של בטיחות, עלות וביצועים הביא ליצירת אלמנטים של ליתיום-פולימר.

מהי סוללת ליתיום פולימר

סוללות פולימר Li הן ספקי כוח גלווניים המשתמשים בחומרים פולימריים רווי ליתיום כאלקטרוליט.

טכנולוגיית ליתיום-פולימר הפכה לשלב חדש בפיתוח מקורות כוח ליתיום-יון, מה שהפחית את עלות ייצורם ואיפשר ליצור סוללות זעירות וגמישות.

כשאתה קונה ומשתמש בסוללות כאלה, עליך להבין את הסימונים שהוחלו עליהם, עם התכונות הבאות:

• קיבולת הסוללה מצוינת ב- mAh;
• המספר ליד האות S האנגלית בסימון מציין את מספר האלמנטים (פחיות) בודדים בסוללה, שלכל אחד מהם מתח נומינלי של 3.7 וולט ומקסימום 4.2 וולט;
• המספר ליד האות C מציין את תפוקת הזרם המרבית ביחידות של C. זרם הפריקה המרבי במיליפרפר לשעה שווה לקיבולת הסוללה כפול ערך זה;
• המספר ליד האות P מציין את מספר הפחים המחוברים במקביל. כאשר משתמשים בפחית אחת, ערך זה בדרך כלל אינו מצוין.

לפיכך, הייעוד 2600 mAh 3S 20C מציין סוללת לי-פולימר של 2600 mAh עם מתח נומינלי של 11.1 וולט (מקסימום 12.6 וולט), עם שלושה בנקים המחוברים בסדרה וזרם פריקה מותר של 52 אמפר (2600x20 = 52000 mA).

איך ייצור סוללות ליתיום פולימר

בייצור ספקי כוח Li-polymer משתמשים בטכנולוגיה זו:

1. ההשעיה מוחלת בצורה מבוקרת עם החומרים הפעילים של הקתודה והאנודה (שני תהליכים שונים) על פני אלומיניום או רדיד נחושת, המשמש כאספן זרם.
2. נייר הכסף עם החומר המיושם מיובש, חתוך לאלמנטים בגודל ובצורה הנדרשים.
3. הכנת מפריד אלקטרוליטים פולימריים מתבצעת, אשר לאחר מכן ממוקמת בין שכבות הנייר עם החומרים הפעילים של הקתודה והאנודה.
4. הסוללה הרב שכבתית מורכבת, אטומה ומייבשת.
5. כאשר משתמשים במפריד פולימרים הדורש תכלילים של אלקטרוליט ג'ל, הוא ממלא בכמות הנכונה של נוזל אלקטרוליט.
6. התקנת רפידות מגע, אריזה במעטפת מגן וגיזום חלקיה הבולטים.
7. מסופי סוללה חיצוניים מותקנים.
8. מבצעים מחזור בקרת טעינה / פריקה ובדיקה.
9. מתבצעות משיכה, מיון לפי קיבולת וציור הייעודים המתאימים.
10. במידת הצורך, חוטים מולחמים למסופי הסוללה.
11. בקרת איכות מתבצעת, אריזת תאי הסוללה בבית, עליהם מוחלים הסימון והאריזה הנחוצים.

עיקרון הפעולה וסוללת ליתיום פולימר במכשיר

עקרון הפעולה של סוללות Li pol מבוסס על שימוש באפקט מוליכים למחצה בחומרים פולימריים הכוללים יוני אלקטרוליט. תוספת אלקטרוליט לפולימרים גורמת לעלייה במוליכות היונית שלהם תוך שמירה על תכונות הבידוד של הפלסטיק ביחס לאלקטרונים.

הכוח האלקטרומוטיסטי ביחס ליוני ליתיום מתרחש כתוצאה מתגובה כימית הפיכה בין האנודה (פלוס) של פחמן (בדרך כלל גרפיט) ​​לקתודה (מינוס) של קובלט, תחמוצת ונדיום או מנגן, המונחים באלקטרוליט פולימרי עם מלחי ליתיום.

ישנם שלושה סוגים של אלקטרוליטים פולימריים:

1. אלקטרוליטים פולימריים יבשים לחלוטין, שהם פלסטיק בתוספת מלחי ליתיום, נותנים זרם נמוך בטמפרטורות החדר, אינם מספיקים לרוב המכשירים המודרניים ויקרים יותר מסוללות ליתיום-יון קונבנציונאליות.
2. אלקטרוליטים פולימריים דמויי ג'ל, שהם אלקטרוליטים פולימרים יבשים שזורים בממיסים ומיישבים, הם בעלי קיבול קבוע, חוזק זרם ועלות ומשמשים לרוב בפועל.
3. תמיסות לא מימיות של מלחי ליתיום המופצות במטריצת פולימר מיקרופורית על ידי ספיגה.

סוללות Li Po שנמכרו באופן מסיבי הן למעשה כלאיים המשלבים לא רק אלקטרוליט פולימרים יבשים טהורים, אלא גם כמות קטנה של אלקטרוליט ג'ל, המכיל גם מקורות ליתיום-יון.

התוספת של תכלילים של אלקטרוליט ג'ל באלקטרוליט פולימרי מוצק מגדילה את המוליכות היונית שלו ואת המאפיינים החשמליים, בפרט, זרם ההפעלה עולה לערך הדרוש לרוב המכשירים המודרניים בגודל קטן.

סוללת ליתיום פולימר: יתרונות וחסרונות

לאספקת החשמל של Li-Polymer יש היתרונות הבאים:

• צפיפות אנרגיה גבוהה ביחס למסתם, גבוהה פי 4-5 מזו של סוללות ניקל-קדמיום, וגובה פי 3-4 מזה של מקורות כוח ניקל-מתכת הידרידית;
• זרם פריקה עצמית נמוך ויעילות זרם גבוהה;
• היכולת ליצור מוצרים גמישים ודקים מאוד;
• חוסר אפקט זיכרון;
• שמירה על מתח בגבולות מקובלים במהלך פריקה פועלת;
• מגוון רחב של טמפרטורות מותרות במהלך הפעולה (מ- -20 ל- +40 מעלות)

יש לסוללות ליתיום פולימר כמה חסרונות:

• סכנת שריפה במקרה של טעינה יתר / התחממות יתר. סוללות אלה דורשות שימוש במוצרי אלקטרוניקה מגנים, המפקחים על זרם הטעינה והטמפרטורה, כמו גם אלגוריתם טעינה מיוחד;
• השפעת ההזדקנות, מה שמביא לירידה בקיבולת במהלך אחסון ותפעול לטווח הארוך (ההערכה היא שהסוללה מאבדת עד 20% מהקיבולת לכל שנה);
• כישלון במהלך פריקה עמוקה (מתחת ל -3 וולט);
• חשש להתחממות יתר מעל 60 מעלות וטעינה יתר מעל 4.2 וולט (עם מתח מעל 4.5 וולט, אפשרי פיצוץ);
• השימוש במעטפת דקה (בדרך כלל בצורת נייר כסף) בחלק מהסוללות הללו מפחיתה את עלות תאי Li Pol, אך יחד עם זאת מקטינה את חוזקם.

היכן משתמשים בסוללות Li Pol?

בשל משקלו הקל והעוצמתו הגבוהה, סוג זה של אספקת חשמל נמצא בשימוש נרחב בכדי לספק חשמל למכשירים קטנים וגדולים, כולל:

• טלפונים ניידים וסמארטפונים;
• דגמים נשלטים על ידי רדיו, quadrocopters, מיקרו-מטוסים;
• כלי חשמל;
• טכנולוגיה דיגיטלית, ultrabooks;
• מכוניות חשמליות.

הנחיות לשימוש בסוללות של Li Pol

כדי להבטיח את רמת הבטיחות הנדרשת ולהאריך את חיי הסוללות הבריאות, עליך להקפיד על הכללים הבאים:

1. בנוכחות נזק, נפיחות של הסוללות, לא ניתן להשתמש בהם אלא חייבים להיפטר מהם;
2. יש לטעון את הסוללות במטען איכותי תחת פיקוח, הימנעות מחימום יתר של המצבר. אם במהלך טעינה יש ריח בוער, נפיחות, הצתה, עליך לעצור אותו מייד ולנתק את הסוללה מהמטען;
3. עדיף להטעין על משטח שאינו דליק, למשל על אריח קרמיקה או צלחת חרסינה, לאחר טעינה מלאה של מקור הכוח, עדיף לתת לו להתקרר ורק אז להתחיל להשתמש בו;
4. אסור להתיר פריקה מתחת ל -3 וולט, התחממות יתר או קירור יתר, המפחיתים את הקיבולת ואת המספר הכולל של מחזורי פריקת המטען;
5. החיים הארוכים ביותר של תאי LiPo מושגים תוך שמירה על רמת הטעינה שלהם על 45%;
6. מצב הטעינה הטוב ביותר עבור סוללות LiPo מסופק על ידי מטעני סוני במשך כשלוש שעות. זה מתרחש בשלושה שלבים:
   • ראשית, למשך כשעה טעינה מתבצעת עד 70% עם זרם ישיר של 0.5-1 מפלט הזרם של הסוללה למתח של 4.2 וולט;
   • טעינה עם משך של שעה עד 90% עם מתח של לא יותר מ -4.2 וולט עם זרם יורד בהדרגה (עד כ 0.2 מהפלט הנוכחי);
   • בשלב השלישי, הטעינה מתבצעת מעל שעה עד 100% עם זרם קטן וקטן כל הזמן.

מטענים זולים מסיימים את הטעינה בשלב הראשון, כשהם מגיעים למתח של 4.2 וולט, כך שהמצבר לא משיג את מלוא יכולתו.

• הימנע מהלם סוללה, מעגלים קצרים או פריקה בזרמים גבוהים מאוד, טעינה מעל 4.2 וולט לכל גוף סוללה תא - כל הגורמים הללו יכולים לגרום לשריפה;
• אם משתמשים בסוללות מרוכבות של מספר תאי Li Pol, עדיף לטעון אותן בנפרד, או להשתמש במטען השוואת מיוחד עם איזון לכל תא. עיקרון הפעולה של מכשיר כזה הוא לעצור את הטעינה של אלמנטים בודדים כאשר הם מגיעים למתח של כ- 4.17 וולט;
• לפני הכנת סוללות חדשות, עדיף לכייל אותן באמצעות טעינה מלאה ופריקה כפולה.

בחלק מהסוללות של Li Pol, פריקה נמוכה מ -2.5 וולט יכולה להוביל למתכת של ליתיום, מה שמוביל ליצירת גשרים מוליכים בתוך הסוללה וקצר הקצר. בעת טעינת מצבר כזה מתרחש חימום לא מבוקר, מה שעלול להוביל להתפוצצות של מקור כוח כזה. לפיכך, עדיף שלא להשתמש בסוללות בהן המתח ירד מתחת לרמה קריטית של 3 וולט, ואם המתח יורד ל -2.5 וולט ומתחת, יש לסלק אותן.

כיצד לאחסן סוללות ליתיום פולימר

רצוי לאחסן סוללות LiPo טעונות במקרים מגנים בטמפרטורת החדר תוך טעינה ברמה של 3.6-3.8 וולט.

לפני אחסון תאי LiPo, מומלץ לטעון אותם עד 40-50%, מנותקים מהמכשירים שהם מפעילים ומדי פעם, לפחות פעם בחצי שנה, יש לבדוק את רמת הטעינה.

השלכת סוללות ליתיום פולימר

השלכת אספקת החשמל של LiPo רלוונטית במיוחד בגלל סכנת האש הגבוהה שלהם. הם רעילים פחות מסוללות ניקל-קדמיום, אך עדיין מכילים חומרים המזיקים לסביבה.

כדי לסלק סוללות Li-Polymer באופן מוחלט ובטוח, יש להקפיד על הדרישות הבאות:

• סוללות פריקות מושלכות למיכלי פלסטיק עם תמיסת מי מים (כחצי כוס מלח לליטר מים) למשך כשבועיים (עד להפסקת ייצור הגז) בבניין שאינו למגורים. לאחר מכן ניתן להשליך אותם עם זבל רגיל;
• לפני הסילוק, יש לסלק את הסוללות למתח וולט אחד לפחות (ניתן לעשות זאת עם נורה כעומס);
• אם נרתיק הסוללה פגום, אז הוא לא צריך לפרוק אותו, אך יש לזרוק אותו בתמיסת מלח מים;
• אם הפריקה מיוצרת על ידי זרם שמותר למותר, ומחובר לערך תפוקת הזרם המרבית C, אז הסוללה צריכה להיות בתוך דלי חול או במקום אחר עם הגנה מפני אש;
• אסור להרוס מכניות של סוללות שאינן מעובדות במלח, דבר שעלול לגרום לשריפה. מסוכנים במיוחד בהקשר זה סוללות עם קתודה קובלט.