Литијумске полимерне батерије

Стални развој технологије повољно утиче на многе аспекте живота људи. Потреба да се напајају високе перформансе са добрим односом сигурности, трошкова и перформанси довела је до стварања литијум-полимерних елемената.

Шта је литијумска полимерна батерија

Ли полимерне батерије су галвански извори напајања који користе литијум-засићене полимерне материјале као електролит.

Литијумско-полимерна технологија постала је нова фаза у развоју литијум-јонских извора енергије, што је смањило трошкове њихове производње и омогућило стварање минијатурних и флексибилних батерија.

Када купујете и користите такве батерије, морате разумети ознаке које су на њих постављене, а које имају следеће карактеристике:

• капацитет батерије је приказан у мАх;
• број поред енглеског слова С на ознаци означава број појединих елемената (лименки) у батерији, од којих сваки има називни напон од 3,7 волти и максимално 4,2 волта;
• број поред слова Ц означава максималну излазну струју у јединицама Ц. Максимална струја пражњења у милиамперима на сат једнака је капацитету батерије помноженом са овом вредношћу;
• број поред слова П означава паралелно прикључен број лименки. Када користите једну лименку, та вредност обично није наведена.

Тако ознака 2600 мАх 3С 20Ц значи батерију Ли-полимер снаге 2600 мАх номиналног напона 11,1 волта (максимално 12,6 волти), са три банке спојене у низу и дозвољеном струјом пражњења од 52 ампера (2600к20 = 52000 мА).

Како се производи литијумске полимерне батерије

У производњи Ли-полимерних напајања користи се ова технологија:

1. Суспензија се наноси контролисано на активне материјале катоде и аноде (два различита процеса) на површини алуминијумске или бакарне фолије, која делује као сакупљач струје.
2. Фолија са нанесеним материјалом се суши, сече на елементе потребне величине и облика.
3. Изводи се припрема полимерног електролитног сепаратора који се затим поставља између слојева фолије активним материјалима катоде и аноде.
4. Вишеслојна батерија се саставља, заптива и суши.
5. Када користите полимерни сепаратор који захтева инклузију електролита гела, он се пуни правом количином течности електролита.
6. Постављање контактних јастучића, паковања у заштитну шкољку и обрезивање његових избочених делова.
7. Инсталирани су вањски терминали акумулатора.
8. Обавља се циклус контроле и наелектрисања и тестирање.
9. Изводи се одстрањење, сортирање по капацитету и цртање одговарајућих ознака.
10. Ако је потребно, жице су лемљене на контакте акумулатора.
11. Обавља се контрола квалитета, паковање батеријских ћелија у кућишту, на које се постављају потребне ознаке и амбалажа.

Принцип рада и уређај литијум-полимерна батерија

Принцип рада Ли пол батерија заснован је на употреби полуводичког ефекта у полимерним супстанцама са укључењима електролитних јона. Додавање електролита полимерима узрокује повећање њихове јонске проводљивости уз одржавање изолационих својстава пластике у односу на електроне.

Електромоторна сила у односу на литијумске јоне настаје као резултат реверзибилне хемијске реакције између аноде (плус) угљеника (обично графита) и катоде (минус) кобалта, ванадијум оксида или мангана, смештене у полимерном електролиту са литијумским солима.

Постоје три врсте полимерних електролита:

1. Потпуно суви полимерни електролити, који су пластични са додатком литијумових соли, дају малу струју на собној температури, недовољну за већину савремених уређаја и скупље су од обичних литијум-јонских батерија.
2. Полимерни електролити слични гелу, који су суви полимерни електролити испреплетени пластификатори-растварачи, имају прихватљиве показатеље капацитета, снаге струје и цене и најчешће се користе у пракси.
3. Неводни раствор литијумских соли дистрибуира се у микропорозном полимерном матриксу апсорпцијом.

Масовно продаване Ли По батерије су заправо хибриди који комбинују не само чисти суви полимерни електролит, већ и малу количину електролита гела, који такође садржи литијум-јонске изворе.

Додавање укључења гел електролита у чврсти полимерни електролит повећава његову јонску проводљивост и електричне карактеристике, нарочито радна струја расте до вредности неопходне за већину модерних уређаја малих димензија.

Литијум-полимерна батерија: предности и недостаци

Ли-полимер напајања имају следеће предности:

• висока густина енергије у односу на њихову масу, 4-5 пута већа од оне никл-кадмијумске батерије и 3-4 пута већа од густоће никл-метал хидридних извора енергије;
• ниска струја само-пражњења и велика ефикасност струје;
• способност стварања флексибилних и врло танких производа;
• недостатак меморијског ефекта;
• одржавање напона унутар прихватљивих граница током радног пражњења;
• широк распон дозвољених температура током рада (од -20 до +40 степени).

Литијум-полимерне батерије имају неке недостатке:

• опасност од пожара у случају прекомерног пуњења / прегревања. Ове батерије захтевају употребу заштитне електронике која прати струју и температуру пуњења, као и посебан алгоритам пуњења;
• ефекат старења, што доводи до смањења капацитета током дуготрајног складиштења и рада (верује се да батерија изгуби до 20% капацитета сваке године);
• квар током дубоког пражњења (испод 3 волта);
• страх од прегревања изнад 60 степени и прекомерног пуњења изнад 4,2 волта (са напоном изнад 4,5 волта, могућа је експлозија);
• употреба танке шкољке (обично у облику фолије) у неким од ових батерија смањује трошкове Ли Пол ћелија, али истовремено смањује њихову снагу.

Где се користе Ли Пол батерије?

Ова врста извора енергије због своје мале тежине и велике снаге се широко користи за напајање малих и великих уређаја, укључујући:

• мобилни телефони и паметни телефони;
• радио-управљани модели, куадроцоптерс, микропланови;
• електрични алат;
• дигитална технологија, ултрабоокс;
• електрични аутомобили.

Смернице за употребу батерије Ли Пол

Да бисте осигурали потребан ниво сигурности и продужили живот здравих батерија, морате се придржавати следећих правила:

1. у случају оштећења, отеклина батерија, они се не могу користити, већ их морате збринути;
2. батерије се морају пунити квалитетним пуњачем под надзором, избегавајући прегревање батерије. Ако током пуњења постоји мирис горења, надувеност, паљење, морате одмах зауставити га и искључити батерију из пуњача;
3. боље је пунити на незапаљиву површину, на пример, на керамичкој плочици или порцуланској плочи, након што потпуно напуните извор напајања, боље је да се охлади и тек након тога започнете са коришћењем;
4. пражњење испод 3 волта, прегревање или прегревање, који смањују капацитет и укупан број циклуса пуњења и пуњења, не смеју бити дозвољени
5. најдужи живот ЛиПо ћелија се постиже уз одржавање нивоа напуњености од 45%;
6. Најбољи начин пуњења за ЛиПо батерије обезбеђују Сони пуњачи у трајању од приближно три сата. Одвија се у три фазе:
   • Прво, у трајању од приближно једног сата, пуњење се врши до 70% са директном струјом од 0,5-1 од тренутног излаза батерије на напон од 4,2 волта;
   • Пуњење у трајању од 1 сата до 90% са напоном не већим од 4,2 волта са постепено опадајућом струјом (до око 0,2 од тренутног излаза);
   • У трећој фази пуњење се врши преко сат времена до 100% малом константно смањеном струјом.

Јефтини пуњачи завршавају пуњење у првој фази, након што досегну напон од 4,2 в, тако да батерија не добија свој пуни капацитет.

• Избегавајте шок на батерији, кратке спојеве или пражњење са веома високим струјама, прекомерно пуњење изнад 4,2 волта по ћелијској компоненти батерије - све то изазива пожар;
• ако се користе композитне батерије од неколико Пол Пол ћелија, боље је да их напуните одвојено или користите посебан изједначавајући набој са уравнотежењем за сваку ћелију. Принцип рада таквог уређаја је заустављање наелектрисања појединих елемената када достигну напон од око 4,17 В;
• Пре пуштања у рад нових батерија, боље је калибрирати их двоструко, потпуно и празно.

У неким Ли Пол батеријама пражњење мање од 2,5 волта може довести до метализације литијума, што доводи до стварања проводљивих мостова унутар батерије и кратког споја. Приликом пуњења такве батерије долази до неконтролисаног загревања, што може довести до експлозије таквог извора енергије. Стога је боље да се не користе батерије у којима је напон пао испод критичног нивоа од 3 В, а ако напон падне на 2,5 В и ниже, потребно их је збринути.

Како чувати литијумске полимерне батерије

Пожељно је да се напуњене ЛиПо батерије чувају у заштитним кућиштима на собној температури док се пуне на нивоу од 3,6-3,8 волти.

Пре складиштења ЛиПо ћелија, препоручује се њихово пуњење до 40-50%, искључено из уређаја које напајају и периодично, најмање једном у шест месеци, проверити ниво напуњености.

Одлагање литијум-полимерних батерија

Одлагање напајања ЛиПо-ом од посебног значаја је због њихове велике опасности од пожара. Они су мање токсични од никал-кадмијумских батерија, али још увек садрже супстанце штетне за животну средину.

Да бисте у потпуности и безбедно одложили Ли-полимер батерије, морате да се придржавате следећих захтева:

• Испуњене батерије одлажу се у пластичне посуде са воденом физиолошком раствором (око пола чаше соли на 1 литар воде) током отприлике две недеље (до заустављања производње гаса) у нестамбеној згради. Након тога могу се бацити са обичним смећем;
• Пре одлагања, батерије морају бити пражњене на најмање један волт (то се може учинити и сијалицом као оптерећење);
• ако је кутија за батерију оштећена, онда је не треба да се празни, већ је треба одложити у раствор воде-соли;
• ако је пражњење произведено струјом већом од дозвољене, која је повезана са вредностом максималне излазне струје Ц, батерија мора бити у канти песка или на другом месту са заштитом од пожара;
• Није дозвољено механичко уништавање батерија које се не обрађују у физиолошкој отопини, што може резултирати пожаром. Посебно опасне у овом погледу су батерије са кобалтном катодом.