Kemajuan teknologi adalah mesin yang berputar tanpa henti! Semakin banyak masalah dunia modern kita yang menjadi bahan bakar untuk mesin ini. Ingat, belum lama ini baterai nikel-kadmium (NiCd) digunakan, diganti dengan nikel-metal hidrida (NiMH). Tapi hari ini tempat lithium-ion (Li-ion) mencoba mengambil baterai lithium-polymer (Li-pol). Apa perbedaan antara Li-pol dan Li-ion? Apa keunggulan lithium polymer dibandingkan baterai lithium-ion? Mari kita coba mencari tahu.

Ketika kita membeli ponsel atau tablet, hanya sedikit orang yang bertanya pada diri sendiri - apa baterai di dalamnya? Baru kemudian, dihadapkan pada masalah pelepasan gadget yang cepat, kami mulai memeriksa lebih detail "internal" perangkat kami.

Baterai lithium diketahui pada tahun 1912, kemudian eksperimen pertama dimulai, tetapi mereka tidak menemukan penerapan yang luas. Dan hanya di tahun 70-an, setelah enam dekade, elemen pengisian daya ini terjadi di hampir semua perangkat rumah tangga. Mari kita tekankan bahwa percakapan hanya tentang baterai, bukan akumulator.

Lithium adalah logam paling ringan, yang memberikan kepadatan energi tertinggi dan memiliki potensi elektrokimia yang signifikan. Baterai, yang didasarkan pada elektroda logam litium, memiliki kapasitas besar dan tegangan tinggi. Pada tahun 80-an, sebagai hasil dari berbagai penelitian, ternyata operasi siklik baterai lithium (proses pengisian / pengosongan) menyebabkan pengapian pengisi daya, dan setelah mereka gadget itu sendiri. Jadi, pada tahun 1991, beberapa ribu ponsel ditarik kembali di Jepang karena ancaman kebakaran. Karena sifat litium yang berbahaya ini, para ilmuwan telah mengalihkan semua upaya mereka ke baterai litium non-logam yang berbasis pada ion litium. Dan setelah beberapa saat, versi pengisi daya yang lebih aman dibuat, yang diberi nama lithium-ion (Li-ion).

Saat ini, baterai lithium-ion ditemukan di hampir semua perangkat seluler, memiliki banyak variasi, memiliki banyak kualitas positif, tetapi juga kekurangan, yang akan kita bicarakan lebih detail.

Keunggulan baterai lithium-ion:

Kepadatan energi tinggi dan karena itu berkapasitas tinggi

Self-discharge rendah

Tegangan tinggi sel tunggal. Ini menyederhanakan konstruksi - seringkali baterai hanya terdiri dari satu sel. Banyak pabrikan saat ini menggunakan baterai sel tunggal di ponsel (pikirkan Nokia)

Perawatan rendah (biaya pengoperasian)

Tidak ada efek memori yang memerlukan siklus pengosongan berkala untuk memulihkan kapasitas.

Kekurangan:

Baterai memerlukan sirkuit perlindungan internal (yang menyebabkan peningkatan tambahan pada biayanya), yang membatasi voltase maksimum pada setiap sel baterai selama pengisian dan melindungi voltase sel agar tidak terlalu rendah selama pengosongan.

Baterai rentan terhadap penuaan, bahkan saat tidak digunakan dan hanya tergeletak di rak. Proses penuaan sering terjadi pada sebagian besar baterai Li-ion. Untuk alasan yang jelas, pabrikan diam tentang masalah ini. Sedikit penurunan kapasitas akan terlihat setelah satu tahun, terlepas dari apakah baterai sedang digunakan atau tidak. Setelah dua atau tiga tahun, sering kali tidak dapat digunakan

Biaya lebih tinggi dibandingkan dengan baterai NiCd.

Baterai Lithium Ion terus meningkat, teknologi meningkat. Dan semua orang akan senang dengan baterai ini, jika bukan karena masalah keamanan selama penggunaannya dan harganya yang mahal. Semua alasan ini menjadi dasar penciptaan baterai lithium polymer (Li-pol atau Li-polymer)... Yang paling jelas dan paling mendasar perbedaan antara Li-pol dan Li-ion Merupakan jenis elektrolit yang digunakan. Penggunaan elektrolit polimer padat secara signifikan mengurangi biaya pembuatan baterai dan membuatnya lebih aman, serta memungkinkan Anda membuat pengisi daya yang lebih tipis. Mengapa baterai lithium polymer belum sepenuhnya menggantikan pendahulunya? Salah satu versi yang mungkin, yang diungkapkan oleh para ahli - investor yang telah berinvestasi dalam jumlah besar dalam pengembangan dan pengenalan massal baterai Li-ion, sedang mencoba mengembalikan investasi mereka.

Mari kita rangkum. Secara umum, baterai lithium polymer adalah versi yang lebih canggih dari baterai lithium-ion. Nilailah diri Anda sendiri:

Keuntungan baterai Li-pol dan Li-ion

Singkatnya, kami dapat mengatakan bahwa, berkat teknologi modern, kami memiliki dua jenis baterai eksternal yang andal. Dengan perkembangan teknologi seluler, dengan munculnya smartphone, tablet, dan banyak gadget digital lainnya, dengan pembuatan aplikasi intensif energi, pengguna dihadapkan pada masalah "baterai mati". Tentu saja, baik baterai Li-ion dan Li-Pol segera masuk ke pengisi daya eksternal.

Ini adalah solusi sempurna untuk kehidupan modern. Hal terpenting saat memilih powerbank adalah tidak bertemu dengan penipu (untuk detail lebih lanjut tentang cara membedakan yang palsu dari yang asli, kami menulis , dan bagaimana memahami situs web toko dengan kepastian 100% bahwa mereka akan menjual barang palsu kepada Anda -

27.10.2018

Dalam produksi penyimpanan energi, teknologi usang dengan cepat digantikan oleh solusi baru. Pada awalnya, baterai NiCd digantikan oleh sel NiMH. Sebaliknya, mereka menciptakan baterai penyimpanan generasi yang lebih maju - Li-ion, LiFePO4, Li-Pol. Pada artikel ini, kami akan mempertimbangkan perbedaan antara baterai Li-ion dan baterai lithium-polimer, keunggulan dan preferensi mereka untuk pilihan, dengan mempertimbangkan kekhasan penggunaan baterai yang akan datang.

Fitur teknologi Li-ion

Baterai lithium mulai diproduksi secara massal pada awal 1990-an. Fungsi elektrolit aktif pada tahap awal dilakukan oleh kobalt dan mangan. Sekarang perangkat penyimpanan Li-ion menggunakan lithium cobaltate, lithium manganese spinel, lithium ferrophosphate dan senyawa lainnya sebagai bahan katoda. Tetapi peran kunci dimainkan bukan oleh jenis substansi, tetapi oleh kekhasan lokasinya di blok.

Di dalamnya, elektroda (basis katoda pada aluminium foil dan anoda tembaga) dipisahkan oleh pemisah berpori, yang diresapi dengan elektrolit. Katoda dan anoda di blok dihubungkan oleh terminal pengumpul arus. Muatan dilayani oleh ion Li bermuatan positif. Mereka dengan mudah masuk ke dalam kisi kristal berbagai zat, membuat ikatan, memulai reaksi dan menyebabkan pelepasan energi. Pada prinsipnya, perangkat penyimpanan energi Li-ion mirip dengan baterai gel format penuh.

Pro dan kontra utama baterai Li-ion tercantum dalam tabel:

Keuntungan	kerugian
Self-discharge kecil - di bulan pertama hingga 6%, berikut ini - lebih lemah. Sirkuit pelindung mengkonsumsi sekitar 3% dari energi yang terakumulasi per bulan.	Kebutuhan untuk menggunakan papan perlindungan terintegrasi. Ini membatasi tegangan maksimum selama pengisian dan tidak membiarkan penurunan kritisnya selama pelepasan, membatasi arus yang membatasi dan mengontrol suhu.
Kepadatan energi tinggi dan arus pelepasan.	Kerentanan penuaan bahkan tanpa eksploitasi.
Tegangan sel tinggi dibandingkan dengan sel NiCd dan NiMH - 3,6 V.	Penurunan kapasitas yang signifikan dalam cuaca beku.
Tidak ada efek memori dan perawatan yang mudah.	Biaya yang relatif tinggi (dibandingkan dengan baterai NiCd).
Umur panjang.
Ukuran kecil, ringan.
Tidak ada persyaratan perawatan (kecuali pengisian ulang).

Teknologi untuk membuat baterai Li-ion semakin meningkat setiap tahun, yang mengarah pada peningkatan keselamatan pengoperasiannya dan penurunan biaya.

Apa perbedaan dari teknologi Li-ion Li-Pol?

Perbaikan baterai Li-ion bertujuan untuk meningkatkan keamanan penggunaannya dan membuat teknologinya lebih murah. Masalah ini dapat diselesaikan dengan mengubah elektrolit - alih-alih separator berpori yang diresapi dari elektrolit, mereka mulai menggunakan elektrolit polimer. Sebelumnya, itu digunakan sebagai film plastik untuk mengalirkan arus. Dalam perangkat penyimpanan energi Li-pol, ketebalan elemen dimulai dari 1 mm, yang memungkinkan untuk mendapatkan produk dalam berbagai bentuk dan ukuran.

Tetapi jawaban mendasar untuk pertanyaan, apa perbedaan antara baterai Li-Pol dan model Li-ion, adalah tidak digunakannya elektrolit dalam keadaan cair dan meminimalkan risiko penyalaan. Baterai Lithium Polymer tidak memiliki cairan atau elektrolit gel. Zat aktifnya adalah pelat padat dan di area kontak dengan litium tidak memungkinkan pembentukan dendrit selama bersepeda. Ini menghilangkan risiko ledakan dan kebakaran pada baterai lithium-polymer.

Awalnya, sumber arus Li-Pol memiliki konduktivitas yang lemah dan tidak cocok untuk perangkat portabel. Tetapi kelemahan ini dihilangkan dengan menggunakan elektrolit seperti gel. Perangkat penyimpanan energi Li-polimer tingkat lanjut memiliki membran elektrolit. Untuk pembuatannya, digunakan separator yang terbuat dari propylene atau porous polyethylene, yang mengandung polimer. Berinteraksi dengan cairan elektrolit, itu menjadi seperti agar-agar.

Keuntungan dan kerugian sumber arus Li-Pol

Keuntungan penting dari baterai polimer litium adalah kapasitasnya yang sangat baik terhadap rasio berat. Karena kualitas ini, sumber daya Li-Pol banyak digunakan untuk melengkapi quadrocopters dan model radio kontrol lainnya, pada telepon seluler dan teknologi digital. Pro dan kontra utama dari baterai Li-polimer ditunjukkan pada tabel:

Keuntungan	kerugian
Ringan dipadukan dengan kapasitas tinggi.	Biaya yang relatif tinggi.
Kemampuan untuk membuat baterai dengan dimensi dan bentuk yang berubah-ubah, termasuk yang sangat tipis.	Perlunya mode pengisian ulang khusus.
Pengisian cepat.	Kebutuhan untuk menyeimbangkan sel.
Kurangnya efek memori.	Peka terhadap pelepasan yang dalam, terlalu mahal, suhu rendah.
Keausan rendah.
Tingkat keandalan yang tinggi dan pengoperasian yang aman.
Self-discharge kecil - hingga 5% per bulan.
Perawatan bersahaja.
Lebih sedikit keausan dan self-discharge.

Mana yang lebih baik, baterai Li-polymer atau lithium-ion?

Jawaban atas pertanyaan ini bergantung pada di mana dan dalam kondisi apa sumber arus yang dipilih akan digunakan. Karakteristik utama baterai Li-ion dan Li-Pol serupa. Berbagai parameter geometris dan karakteristik teknis dikumpulkan dari sel Li-ion. Diperbolehkan untuk menggunakannya dalam kisaran dari -20 hingga +60 ° С, tetapi pada suhu batas, penuaan lebih cepat terjadi.

Baterai Li-Pol diproduksi dalam semua kemungkinan geometri, dicirikan oleh kepadatan energi yang signifikan dan sangat aman. Mereka paling diminati saat sumber daya yang kompak dan andal diperlukan. Kisaran suhu pengoperasian baterai Li-Pol yang diproduksi saat ini identik dengan kisaran suhu Li-ion.

Tabel perbandingan baterai Li-ion dan Li-Pol

Untuk mengetahuinya, dengan mempertimbangkan prioritas individu, mana yang lebih baik, baterai Li-polymer atau lithium-ion, Anda perlu membandingkan karakteristiknya. Mudah dilakukan dengan tabel perbandingan:

Ciri	Baterai Li-ion	Baterai Li-Pol
Jumlah siklus
Pemilihan ukuran standar	Sempit, ada model berbentuk silinder dan prisma, ukuran silinder paling populer adalah 18650.	Lebar, tanpa bingkai standar untuk format baterai, dimungkinkan untuk membuat sel dengan ketebalan 1 mm.
	Sedikit lagi	Ringan - melalui penggunaan elektrolit gel dan reduksi elemen logam.
Kapasitas dengan dimensi yang identik		Lebih tinggi, hampir dua kali lipat.
Kepadatan energi per satuan massa	Dari 100 hingga 190 Wh / kg, tergantung pada bahan katoda.	130 hingga 200 Wh / kg.
Kehidupan pelayanan	Kira-kira sama: untuk litium-ion - dari 500 hingga 2000 siklus pelepasan muatan, tergantung pada bahan katoda, untuk litium-polimer - 800-1000 siklus.
Risiko ledakan atau kebakaran	Ada, tetapi penggunaan papan perlindungan menghilangkan risiko ini.	Diminimalkan - karena tidak adanya kebocoran elektrolit dan penggunaan perlindungan overcharge terintegrasi.
Suhu yang diizinkan	Dari -20 hingga +60 ° С, secara optimal - dari 0 hingga +30 ° С.
Durasi pengisian
Tegangan (nominal)
Tegangan batas pelepasan
Arus beban optimal dan puncak	<1С и ˃2С, где С – значение емкости.
Fitur Pengisian	Dengan arus 0.1 ... 1C hingga mencapai 4.1 ... 4.2 V, kemudian pada tegangan konstan.
Tingkat keausan (penuaan alami)	Sekitar 0,1% per bulan.	Di bawah, 20% dalam 2 tahun.
Lonjakan tegangan selama pelepasan

Menurut tabel ini, mudah untuk membandingkan yang lebih baik, dan dalam parameter apa mereka lebih rendah dari analog lithium-polimer.

Menyimpulkan

Catu daya ion litium banyak digunakan di berbagai bidang. Mereka digunakan untuk melengkapi elektronik digital, kendaraan listrik pribadi, robot, alat nirkabel, kursi roda, dan sejumlah perangkat lainnya. Mereka memiliki ukuran standar, mudah disesuaikan dengan parameter yang dibutuhkan dan dikenal baik oleh konsumen. Baterai bertenaga berhasil digunakan untuk perangkat yang membutuhkan konsumsi arus jangka pendek yang tinggi.

Perangkat penyimpanan energi polimer litium memungkinkan Anda memperoleh kapasitas yang diperlukan dengan ukuran dan massa yang lebih kecil dari sumber daya, oleh karena itu, perangkat ini dibutuhkan dalam perangkat portabel, quadcopter, mainan, senjata airsoft. Perbedaan utama antara baterai Li-polimer adalah harganya yang lebih tinggi, variabilitas bentuk yang besar, dan beban internal yang lebih sedikit.

Dalam praktiknya, kedua jenis baterai memiliki karakteristik yang serupa, sehingga preferensi pemilihan bergantung terutama pada area penggunaan. Selain jenis baterai dan bahan katoda, kualitas bahan baku yang digunakan dan teknologi produksi mempengaruhi karakteristik sumber arus.

Kami sampaikan materi informatif tentang perhatian Anda.

Fitur baterai lithium-polymer dan aturan pengoperasiannya

Baterai lithium-polymer adalah versi modifikasi dari baterai lithium-ion. Perbedaan utamanya terletak pada penggunaan bahan polimer yang berfungsi sebagai elektrolit. Inklusi konduktif dengan senyawa lithium ditambahkan ke polimer ini. Baterai semacam itu telah dikembangkan secara aktif dalam beberapa tahun terakhir dan digunakan di ponsel, tablet, laptop, model yang dikendalikan radio, dan peralatan lainnya. Terlepas dari kenyataan bahwa baterai lithium tidak dapat memberikan arus pelepasan yang tinggi, beberapa jenis baterai polimer khusus dapat mengalirkan arus yang secara signifikan melebihi kapasitasnya. Karena baterai polimer litium menyebar dengan cepat di pasaran, Anda perlu memahami desain, aturan penggunaan, dan keselamatannya saat menanganinya. Ini akan dibahas dalam materi kita hari ini.

Keuntungan mengganti elektrolit organik cair dengan polimer adalah peningkatan keamanan pengoperasian baterai. Ini sangat penting untuk baterai jenis litium. Penggunaan komersial yang amanlah yang menahan mereka sejak awal. Selain itu, elektrolit polimer memberi Anda lebih banyak kebebasan dalam memilih bentuk baterai.

Perangkat baterai penyimpanan Li-Pol didasarkan pada proses transisi sejumlah polimer menjadi keadaan semikonduktor ketika ion elektrolit dimasukkan ke dalamnya. Dalam hal ini, konduktivitas meningkat beberapa kali lipat. Para peneliti terutama terlibat dalam pemilihan elektrolit polimer untuk baterai dengan model lithium logam dan Li─Ion. Secara teori, peningkatan kepadatan energi baterai dengan polimer diperbolehkan beberapa kali lipat dibandingkan dengan baterai lithium ion. Saat ini, ada beberapa kelompok baterai Li-Pol yang berbeda dalam komposisi elektrolitnya:

Dengan elektrolit homogen seperti gel. Ini diperoleh sebagai hasil dari pemasukan garam litium ke dalam struktur polimer;
Dengan elektrolit polimer kering. Jenis ini dibuat berdasarkan polietilen oksida dengan berbagai garam litium;
Elektrolit dalam bentuk matriks polimer berpori mikro di mana larutan garam litium non-air diserap.

Jika kita membandingkan polimer dan elektrolit cair, maka perlu diperhatikan konduktivitas ionik yang lebih rendah dari yang pertama. Ini menurun secara signifikan pada suhu negatif. Jadi, salah satu masalahnya adalah mencari komposisi elektrolit dengan konduktivitas tinggi. Dan tugas penting kedua adalah memperluas kisaran suhu pengoperasian baterai polimer. Model baterai lithium-polymer yang digunakan dalam teknologi modern memiliki karakteristik yang tidak kalah dengan Li-Ion.

Karena tidak ada elektrolit cair dalam baterai polimer, keamanan operasionalnya jauh lebih tinggi. Selain itu, mereka dapat dibuat dalam hampir semua bentuk dan konfigurasi.

Wadah dari beberapa model, di mana kaleng itu sendiri berada, terbuat dari polimer metalisasi. Karena kristalisasi elektrolit polimer, parameter baterai ini berkurang secara signifikan pada suhu negatif.

Ada perkembangan baterai polimer dengan anoda logam. Ilmuwan berhasil mencapai kepadatan arus yang tinggi dan perluasan kisaran suhu operasi yang signifikan. Jenis baterai ini juga dapat digunakan di berbagai elektronik portabel dan peralatan rumah tangga. Banyak perusahaan terkemuka sudah terlibat dalam produksi baterai semacam itu.

Selain itu, pabrikan yang berbeda mungkin berbeda dalam bahan elektroda, komposisi elektrolit dan teknologi perakitan itu sendiri. Untuk alasan ini, parameter baterai ini juga sangat berbeda. Namun, semua produsen setuju bahwa stabilitas Li─Pol sangat dipengaruhi oleh keseragaman elektrolit polimer. Dan itu tergantung pada suhu polimerisasi dan rasio komponen.

Sekarang sudah ada banyak percobaan yang membuktikan tingkat keamanan yang lebih tinggi dari baterai polimer dibandingkan dengan yang ionik. Ini termasuk pengisian yang berlebihan, pengisian yang berlebihan, getaran, penyusutan, hubungan arus pendek, dan penindikan pada baterai lithium-polimer. Jadi, baterai jenis ini memiliki prospek pengembangan terbaik. Di bawah ini adalah hasil tes untuk pengoperasian baterai Li─Pol yang aman.

Jenis pengujian
Jenis pengujian	Baterai elektrolit polimer gel	Baterai dengan elektrolit cair
Tusukan jarum	Tidak ada perubahan	Ledakan, asap, kebocoran elektrolit, kenaikan suhu hingga 250 ° С
Pemanasan hingga 200 ° С	Tidak ada perubahan	Ledakan, kebocoran elektrolit
Arus hubung singkat	Tidak ada perubahan	Kebocoran elektrolit, suhu naik 100 ° С
Muat ulang (600%)	Kembung	Ledakan, kebocoran elektrolit, kenaikan suhu 100 ° С

Ada contoh baterai lithium-polymer yang tebalnya 1 milimeter. Model semacam itu memungkinkan perancang seluler membuat perangkat keras yang sangat ringkas. Ini membuka kemungkinan baru untuk mengurangi ukuran perangkat elektronik. Untuk mengurangi resistansi internal baterai Li-Pol, elektrolit gel ditambahkan. Baterai yang digunakan di ponsel menggunakan elektrolit jenis ini. Mereka menggabungkan fitur baterai polimer dan ionik.

Apa perbedaan antara baterai isi ulang Li─Ion dan Li─Pol. Mereka termasuk dan dekat dalam karakteristik listriknya. Tetapi model polimer menggunakan elektrolit padat. Komponen gel ditambahkan ke elektrolit untuk mengurangi resistansi internal baterai dan merangsang proses pertukaran ion.

Dalam hal kapasitas energi, baterai penyimpanan lithium-polymer memiliki kapasitas energi spesifik 4-5 kali lebih tinggi dan 3-4 kali lebih tinggi. Kedua tipe ini tergolong. Perbandingan dibuat dengan mereka, karena baterai lithium terutama menggantikan baterai alkaline dalam perangkat elektronik seluler.

Baterai Li-Pol memiliki masa pakai 500-600 siklus pelepasan muatan (pada arus pengosongan 2C). Menurut indikator ini, mereka kehilangan kadmium (1 ribu siklus) dan kira-kira sesuai dengan logam hidrida. Teknologi dan desain produksi terus ditingkatkan dan di masa depan mungkin karakteristiknya akan meningkat. Perlu juga dicatat bahwa dalam 1-2 tahun baterai polimer kehilangan sekitar 20% dari kapasitasnya. Menurut parameter ini, keduanya sesuai dengan baterai ionik.

Perlu dicatat bahwa ada 2 kategori utama di antara baterai polimer untuk penggunaan komersial. Ini adalah yang biasa dan cepat keluar. Yang terakhir ini sering disebut debit Hi. Perbedaan antara kelompok-kelompok ini adalah debit arus maksimum yang diijinkan. Ini dapat ditentukan dalam nilai absolut atau dalam kelipatan kapasitas nominal.

Misalnya, 3C. Untuk baterai penyimpanan konvensional, arus pelepasan maksimum tidak lebih dari 3 - 5C. Model pelepasan cepat memiliki arus pelepasan maksimum 8-10C. Baterai cepat habis kira-kira 20 persen lebih berat dari model standar. Baterai ini diberi label HC atau HD.

KKM2500 adalah singkatan dari model biasa dengan kapasitas 2500 mAh, dan tanda KKM2000HD adalah singkatan dari baterai pengosongan cepat 2000 mAh. Model pelepasan cepat tidak digunakan pada peralatan rumah tangga dan elektronik konsumen. Baterai dari ponsel dan tablet tidak dapat menahan arus pengosongan yang tinggi, dan oleh karena itu dilengkapi dengan perlindungan terhadap mode pengoperasian tersebut.

Area penerapan baterai lithium-polimer berasal dari tugas-tugas yang ditetapkan selama pengembangannya. Ini adalah peningkatan waktu pengoperasian perangkat dan penurunan beratnya. Model Li─Pol standar beroperasi di berbagai elektronik dengan arus konsumsi rendah. Ini adalah laptop, smartphone, e-book, tablet.

Model yang memberikan debit cepat juga disebut model "daya". Mereka digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan konsumsi arus tinggi. Bidang aplikasi yang paling terkenal untuk baterai "daya" adalah model yang dikendalikan radio. Pasar ini paling menarik bagi produsen baterai polimer. Di bidang perangkat dengan arus pelepasan yang sangat tinggi (hingga 50 C), baterai lithium-polymer lebih rendah daripada baterai alkalin. Mungkin di masa mendatang, model litium akan mengatasi batasan ini. Dalam hal harga, mereka kira-kira sama dengan nikel-metal hidrida.

Menggunakan baterai lithium ─ polimer

Keamanan

Baterai jenis litium pada umumnya, dan baterai polimer pada khususnya, memerlukan penanganan yang agak rumit selama pengoperasian. Yang perlu Anda ingat saat menggunakan baterai Li─Pol:

Pengisian daya baterai yang berlebihan berbahaya (di atas 4,2 volt per sel baterai);
Sirkuit pendek tidak boleh diizinkan;
Pelepasan oleh arus yang menyebabkan pemanasan baterai lebih dari 60 derajat Celcius tidak dapat diterima;
Tidak mungkin untuk menurunkan tekanan baterai;
Jangan lepaskan baterai di bawah 3 volt;
Pemanasan di atas 60 derajat tidak dapat diterima;
Penyimpanan kosong tidak diperbolehkan.

Kegagalan untuk mengikuti aturan ini dapat menyebabkan kebakaran, dan kehilangan kapasitas yang signifikan.

Dalam hal ini, Anda dapat memberikan beberapa rekomendasi untuk penggunaan baterai litium-polimer yang aman. Pertama, Anda perlu membeli pengisi daya berkualitas tinggi dan mengatur pengaturan yang benar. Selain itu, disarankan untuk menggunakan konektor yang tidak memungkinkan terjadinya korsleting. Pastikan untuk mengontrol arus yang dikonsumsi oleh perangkat.

Perlu juga dicatat bahwa perlu untuk mengamati rezim suhu dan mencegah terlalu panasnya baterai polimer. Ini adalah titik lemah dari semua baterai tipe litium. Jika baterai memanas hingga 70 derajat, maka reaksi spontan dimulai di dalamnya, yang mengubah energi menjadi panas. Hasilnya adalah pengapian dan terkadang ledakan. Jika memungkinkan untuk mengontrol voltase aki, maka itu harus dimonitor terutama pada akhir pengosongan.

Alasan lain kegagalan baterai lithium adalah depressurization. Dalam keadaan apa pun udara tidak boleh masuk ke dalam kaleng baterai polimer. Kasing awalnya disegel dan tidak boleh terkena guncangan atau terjatuh. Jika Anda menyolder lead, maka ini harus dilakukan dengan sangat hati-hati.

Sebelum mengirim baterai polimer untuk penyimpanan, disarankan untuk mengisi setengahnya. Simpan baterai di tempat yang sejuk dan jauh dari sinar matahari langsung. Seperti semua baterai yang dapat diisi ulang, litium ─ polimer memiliki pelepasan sendiri, tetapi lebih kecil dari timbal atau alkalin.

Kemajuan teknologi yang konstan bermanfaat bagi banyak aspek kehidupan manusia. Kebutuhan akan catu daya berkinerja tinggi dengan keseimbangan yang baik antara keselamatan, biaya, dan kinerja telah mendorong perkembangan sel polimer litium.

Curbing

Apa itu baterai lithium polymer

Baterai polimer Li adalah catu daya galvanik di mana bahan polimer jenuh dengan litium digunakan sebagai elektrolit.

Teknologi polimer litium telah menjadi tahap baru dalam pengembangan catu daya lithium-ion, yang telah mengurangi biaya produksinya dan memungkinkan pembuatan miniatur dan baterai fleksibel.

Saat membeli dan menggunakan baterai semacam itu, Anda harus memahami tanda pada baterai tersebut, yang memiliki beberapa fitur berikut:

kapasitas baterai ditunjukkan dalam mAh;
angka di sebelah huruf Inggris S dalam penandaan menunjukkan jumlah sel individu (kaleng) dalam baterai, yang masing-masing memiliki tegangan nominal 3,7 volt dan maksimum 4,2 volt;
angka di sebelah huruf C berarti keluaran arus maksimum dalam satuan C. Arus pelepasan maksimum dalam miliampere per jam sama dengan kapasitas baterai dikalikan dengan nilai ini;
angka di sebelah huruf P menunjukkan jumlah kaleng yang terhubung paralel. Saat menggunakan satu kaleng, nilai ini biasanya tidak ditunjukkan.

Dengan demikian, penunjukan 2600 mAh 3S 20C menunjukkan baterai Li-polimer dengan kapasitas 2600 mAh dengan tegangan nominal 11,1 volt (maksimum 12,6 volt), dengan tiga bank terhubung secara seri dan arus pengosongan yang diizinkan sebesar 52 ampere (2600x20 \u003d 52000 mA).

Bagaimana baterai lithium polymer diproduksi

Teknologi berikut digunakan dalam produksi catu daya Li-polymer:

Aplikasi suspensi terkontrol dengan bahan aktif katoda dan anoda (dua proses berbeda) dilakukan pada permukaan aluminium atau foil tembaga, yang bertindak sebagai pengumpul arus.
Foil dengan bahan yang diterapkan dikeringkan, dipotong menjadi elemen dengan ukuran dan bentuk yang diinginkan.
Pemisah elektrolit polimer sedang disiapkan, yang kemudian ditempatkan di antara lapisan foil dengan bahan aktif katoda dan anoda.
Baterai multi-layer dirakit, disegel dan dikeringkan.
Saat menggunakan pemisah polimer, yang membutuhkan inklusi elektrolit gel, itu diisi dengan jumlah cairan elektrolit yang dibutuhkan.
Pemasangan bantalan kontak, pengemasan dalam cangkang pelindung dan pemotongan bagian yang menonjol dilakukan.
Terminal baterai eksternal dipasang.
Siklus kontrol pengisian / pengosongan dan pengujian dilakukan.
Penolakan dilakukan, pemilahan berdasarkan kapasitas dan penerapan peruntukan yang sesuai.
Jika perlu, kabel disolder ke terminal baterai.
Kontrol kualitas dilakukan, sel baterai dikemas ke dalam wadah, di mana penandaan dan pengemasan yang diperlukan diterapkan.

Prinsip operasi dan perangkat baterai polimer lithium

Prinsip pengoperasian baterai Li pol didasarkan pada penggunaan efek semikonduktor dalam zat polimer dengan inklusi ion elektrolit. Penambahan elektrolit ke polimer menyebabkan peningkatan konduktivitas ioniknya sambil mempertahankan sifat isolasi plastik terhadap elektron.

Gaya gerak listrik terhadap ion litium terjadi sebagai hasil dari reaksi kimia yang dapat dibalik antara anoda (plus) yang terbuat dari karbon (biasanya grafit) dan katoda (minus) yang terbuat dari kobalt, vanadium oksida atau mangan, yang ditempatkan dalam elektrolit polimer dengan garam litium.

Ada tiga jenis elektrolit polimer:

Elektrolit polimer yang benar-benar kering, yang terbuat dari plastik dengan tambahan garam litium, memberikan arus rendah pada suhu kamar, tidak cukup untuk sebagian besar perangkat modern dan lebih mahal daripada baterai lithium-ion konvensional.
Elektrolit polimer gel, yang merupakan elektrolit polimer kering yang diselingi dengan pelarut peliat, memiliki nilai kapasitansi, arus dan biaya yang dapat diterima dan paling sering digunakan dalam praktik.
Larutan garam litium tak berair, didistribusikan dalam matriks polimer berpori mikro melalui absorpsi.

Baterai Li Po yang dijual secara besar-besaran sebenarnya adalah hibrida yang menggabungkan tidak hanya elektrolit polimer kering murni, tetapi juga sejumlah kecil elektrolit gel, yang juga terkandung dalam sumber lithium-ion.

Penambahan inklusi elektrolit gel ke elektrolit polimer padat meningkatkan konduktivitas ionik dan karakteristik listriknya, khususnya, arus operasi meningkat ke nilai yang diperlukan untuk sebagian besar perangkat modern berukuran kecil.

Baterai polimer litium: pro dan kontra

Catu daya Li-polymer memiliki keuntungan sebagai berikut:

kepadatan energi yang tinggi dalam kaitannya dengan beratnya, 4-5 kali lebih tinggi daripada baterai nikel-kadmium, dan 3-4 kali lebih tinggi daripada pasokan listrik nikel-logam hidrida;
arus self-discharge rendah dan efisiensi arus tinggi;
kemampuan untuk membuat produk yang fleksibel dan sangat tipis;
kurangnya efek memori;
menjaga tegangan dalam batas yang dapat diterima selama pelepasan kerja;
berbagai macam suhu yang diizinkan selama operasi (dari -20 hingga +40 derajat).

Baterai polimer litium memiliki beberapa kelemahan:

bahaya kebakaran jika terjadi overcharge / panas berlebih. Baterai ini membutuhkan penggunaan pelindung elektronik yang memantau arus dan suhu pengisian, dan algoritma pengisian khusus;
efek penuaan, yang menyebabkan penurunan kapasitas selama penyimpanan dan pengoperasian jangka panjang (diyakini bahwa baterai kehilangan hingga 20% kapasitasnya setiap tahun);
kegagalan dengan debit dalam (di bawah 3 volt);
takut panas berlebih di atas 60 derajat dan pengisian daya berlebihan di atas 4.2 volt (ledakan mungkin terjadi pada tegangan di atas 4,5 volt);
penggunaan cangkang tipis (biasanya dalam bentuk foil) di beberapa baterai ini mengurangi biaya sel Li Pol, tetapi pada saat yang sama mengurangi kekuatannya.

Di mana baterai Li Pol digunakan

Karena bobotnya yang rendah dan daya yang tinggi, jenis catu daya ini banyak digunakan untuk menyuplai daya ke perangkat kecil maupun besar, antara lain:

telepon genggam dan telepon pintar;
model yang dikendalikan radio, quadcopter, mikroplanes;
alat listrik;
teknologi digital, ultrabooks;
kendaraan elektrik.

Aturan untuk pengoperasian baterai Li Pol

Untuk memastikan tingkat keamanan yang diperlukan dan memperpanjang masa pakai baterai yang dapat diservis, Anda harus mematuhi aturan berikut:

jika ada kerusakan, pembengkakan baterai, baterai tidak dapat digunakan, tetapi harus dibuang;
baterai harus diisi dengan pengisi daya berkualitas di bawah pengawasan, jangan biarkan baterai terlalu panas. Jika selama pengisian ada bau terbakar, bengkak, radang, Anda harus segera menghentikannya dan melepaskan baterai dari pengisi daya;
lebih baik mengisi daya pada permukaan yang tidak mudah terbakar, misalnya, di atas ubin keramik atau piring porselen; setelah mengisi penuh sumber daya, lebih baik membiarkannya dingin dan baru mulai menggunakannya;
pengosongan di bawah 3 volt, panas berlebih atau hipotermia, yang mengurangi kapasitas dan jumlah total siklus pelepasan muatan, tidak boleh dibiarkan;
masa pakai terpanjang sel LiPo dicapai dengan tetap mempertahankan tingkat muatannya pada 45%;
mode pengisian daya terbaik untuk baterai LiPo disediakan oleh pengisi daya Sony selama sekitar tiga jam. Itu terjadi dalam tiga tahap:
- Pertama, selama sekitar satu jam, itu diisi hingga 70% dengan arus konstan 0,5-1 dari arus keluaran baterai ke tegangan 4,2 volt;
- Mengisi ulang selama 1 jam hingga 90% dengan tegangan tidak lebih dari 4,2 volt dengan arus yang menurun secara bertahap (hingga sekitar 0,2 dari keluaran arus);
- Pada tahap ketiga, itu diisi ulang selama satu jam hingga 100% dengan arus kecil yang terus menurun.

Pengisi daya murah habis pada tahap pertama, ketika tegangan mencapai 4,2 v, sehingga baterai tidak mencapai kapasitas penuhnya.

hindari guncangan pada baterai, korsleting atau pengosongan dengan arus yang sangat tinggi, pengisian daya berlebih di atas 4,2 volt per elemen baterai komposit - semua alasan ini dapat menyebabkan kebakaran;
jika baterai komposit dari beberapa sel Li Pol digunakan, maka lebih baik untuk mengisinya secara terpisah, atau gunakan muatan penyeimbang khusus dengan penyeimbangan untuk setiap sel. Prinsip pengoperasian perangkat semacam itu adalah menghentikan muatan elemen individu ketika mencapai tegangan sekitar 4,17 volt;
sebelum menugaskan baterai baru, yang terbaik adalah mengkalibrasinya dengan mengisi penuh dan mengosongkannya dua kali.

Pada beberapa baterai Li Pol, dengan debit di bawah 2,5 volt, metalisasi litium dimungkinkan, yang mengarah pada pembuatan jembatan konduktif di dalam baterai dan korsleting. Saat mengisi daya baterai semacam itu, terjadi pemanasan yang tidak terkontrol, yang dapat menyebabkan ledakan sumber daya semacam itu. Oleh karena itu, lebih baik tidak menggunakan baterai yang voltasenya turun di bawah level kritis 3 volt, dan saat voltase turun menjadi 2,5 volt dan di bawahnya, baterai harus dibuang.

Cara menyimpan baterai polimer litium

Dianjurkan untuk menyimpan baterai LiPo yang terisi daya dalam wadah pelindung pada suhu kamar saat mengisi daya pada 3,6-3,8 volt.

Sebelum menyimpan sel LiPo, disarankan untuk mengisi daya hingga 40-50%, melepaskannya dari perangkat yang diberi daya, dan secara berkala, setidaknya sekali setiap enam bulan, periksa level pengisian daya.

Pembuangan baterai polimer litium

Pembuangan catu daya LiPo memiliki relevansi khusus karena bahaya kebakarannya yang tinggi. Mereka kurang beracun dibandingkan baterai nikel kadmium, tetapi masih mengandung zat berbahaya bagi lingkungan.

Untuk membuang baterai Li-polimer sepenuhnya dan aman, persyaratan berikut harus diperhatikan:

pembuangan baterai bekas dilakukan dalam wadah plastik dengan larutan garam air (sekitar setengah gelas garam per 1 liter air) selama sekitar 2 minggu (sampai pembentukan gas berhenti) di area non-perumahan. Kemudian mereka dapat dibuang bersama limbah biasa Anda;
sebelum dibuang, baterai harus dikosongkan setidaknya sampai satu volt (ini dapat dilakukan dengan bola lampu sebagai beban);
jika casing baterai rusak, maka tidak perlu dibuang, tetapi harus dibuang ke larutan garam air;
jika pelepasan dilakukan dengan arus yang lebih dari yang diizinkan, dikaitkan dengan nilai keluaran arus maksimum C, maka baterai harus berada di ember pasir atau di tempat lain yang terlindung dari api;
pemusnahan mekanis baterai yang tidak diolah dalam larutan garam tidak diperbolehkan, karena itu dapat terjadi kebakaran. Sel dengan katoda kobalt sangat berbahaya dalam hal ini.

Minat konsumen yang terus meningkat terhadap gadget seluler dan teknologi portabel berteknologi tinggi pada umumnya memaksa produsen untuk meningkatkan produknya dengan berbagai cara. Pada saat yang sama, ada sejumlah parameter umum, yang pekerjaannya dilakukan ke arah yang sama. Ini termasuk metode penyediaan energi. Beberapa tahun yang lalu, pelaku pasar aktif dapat mengamati proses perpindahan NiMH oleh elemen yang lebih maju asal nikel-logam hidrida. Saat ini, generasi baru baterai bersaing satu sama lain. Teknologi lithium-ion yang tersebar luas berhasil menggantikan baterai lithium-polymer di beberapa segmen. Perbedaan dari ionic di unit baru tidak begitu terlihat untuk pengguna biasa, tetapi dalam beberapa aspek itu signifikan. Pada saat yang sama, seperti dalam kasus persaingan antara elemen NiCd dan NiMH, teknologi pengganti jauh dari sempurna dan dalam beberapa hal lebih rendah daripada analognya.

Perangkat baterai Li-ion

Model pertama baterai lithium seri mulai muncul pada awal 1990-an. Namun, kobalt dan mangan kemudian digunakan sebagai elektrolit aktif. Dalam modern, tidak begitu banyak substansi yang penting sebagai konfigurasi penempatannya di blok. Baterai tersebut terdiri dari elektroda yang dipisahkan oleh pemisah pori. Massa pemisah, pada gilirannya, diresapi dengan elektrolit. Sedangkan untuk elektroda, diwakili oleh basis katoda pada aluminium foil dan anoda tembaga. Di dalam blok, mereka saling berhubungan dengan terminal kolektor saat ini. Muatan servis melakukan muatan positif pada ion litium. Bahan ini menguntungkan karena memiliki kemampuan untuk dengan mudah menembus kisi kristal zat lain, membentuk ikatan kimia. Namun, kualitas positif dari baterai tersebut semakin tidak cukup untuk tugas-tugas modern, yang menyebabkan munculnya sel Li-pol, yang memiliki banyak fitur. Secara umum, perlu diperhatikan kesamaan catu daya lithium-ion dengan baterai helium ukuran penuh untuk mobil. Dalam kedua kasus tersebut, baterai dirancang dengan mempertimbangkan kegunaan fisik. Sebagian, arah perkembangan ini dilanjutkan oleh elemen polimer.

Perangkat baterai polimer litium

Dorongan untuk meningkatkan baterai lithium adalah kebutuhan untuk mengatasi dua kekurangan baterai Li-ion yang ada. Pertama, mereka tidak aman untuk dioperasikan, dan kedua, mereka cukup mahal dari segi harga. Para ahli teknologi memutuskan untuk menghilangkan kerugian ini dengan mengganti elektrolitnya. Akibatnya, separator berpori yang diresapi digantikan oleh elektrolit polimer. Perlu dicatat bahwa polimer sebelumnya telah digunakan untuk keperluan listrik sebagai film plastik yang menghantarkan arus. Di baterai modern, ketebalan sel Li-pol mencapai 1 mm, yang juga menghilangkan batasan penggunaan berbagai bentuk dan ukuran dari pengembang. Tetapi yang utama adalah tidak ada elektrolit cair, yang menghilangkan risiko penyalaan. Sekarang ada baiknya kita melihat lebih dekat perbedaan dari sel lithium-ion.

Apa perbedaan utama dari baterai ionik?

Perbedaan mendasar terletak pada penolakan helium dan elektrolit cair. Untuk pemahaman yang lebih lengkap tentang perbedaan ini, ada baiknya mengacu pada model aki mobil modern. Kebutuhan untuk mengganti elektrolit cair didorong, sekali lagi, oleh masalah keamanan. Tetapi jika dalam kasus aki mobil, kemajuan berhenti pada elektrolit berpori yang sama dengan impregnasi, maka model lithium menerima basis padat yang lengkap. Apa keunggulan baterai polimer litium solid-state? Perbedaan dengan ionik adalah zat aktif berupa pelat di zona kontak dengan litium mencegah pembentukan dendrit saat bersepeda. Faktor ini sangat mengecualikan kemungkinan ledakan dan kebakaran pada baterai semacam itu. Ini hanya tentang kelebihannya, tetapi ada juga kelemahan pada baterai baru.

Masa pakai baterai polimer litium

Rata-rata, baterai semacam itu dapat menahan sekitar 800-900 siklus pengisian. Indikator ini sederhana dengan latar belakang analog modern, tetapi faktor ini pun tidak dapat dianggap sebagai sumber daya elemen penentu. Faktanya adalah bahwa baterai semacam itu dapat mengalami penuaan yang intens, terlepas dari sifat pengoperasiannya. Artinya, sekalipun baterai tidak digunakan sama sekali, sumber dayanya akan berkurang. Tidak masalah apakah itu baterai lithium-ion atau sel lithium-polymer. Semua catu daya berbasis lithium dicirikan oleh proses ini. Kehilangan volume yang signifikan dapat diketahui dalam waktu satu tahun setelah akuisisi. Setelah 2-3 tahun, beberapa baterai rusak sama sekali. Namun banyak tergantung dari pabrikannya, karena di segmen tersebut juga terdapat perbedaan kualitas performa baterai. Masalah serupa melekat pada sel NiMH, yang menua saat terkena fluktuasi suhu yang tajam.

kerugian

Selain masalah penuaan yang cepat, baterai semacam itu membutuhkan sistem proteksi tambahan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa tekanan internal di berbagai area dapat menyebabkan kelelahan. Oleh karena itu, sirkuit stabilisasi khusus digunakan untuk mencegah panas berlebih dan pengisian berlebih. Sistem ini juga memiliki kekurangan lainnya. Yang utama adalah batasan saat ini. Namun di sisi lain, sirkuit pelindung tambahan membuat baterai lithium polymer lebih aman. Perbedaan dari ionik dalam hal biaya juga terjadi. Baterai polimer lebih murah, tapi tidak banyak. Label harga mereka juga meningkat karena pengenalan sirkuit pelindung elektronik.

Fitur Operasional Modifikasi Gel

Untuk meningkatkan konduktivitas listrik, teknolog masih menambahkan elektrolit seperti gel ke elemen polimer. Tidak ada pembicaraan tentang transisi lengkap ke zat semacam itu, karena ini bertentangan dengan konsep teknologi ini. Namun dalam teknologi portabel, yang sering digunakan adalah baterai hybrid. Keunikan mereka terletak pada kepekaannya terhadap suhu. Produsen merekomendasikan penggunaan model baterai ini di lingkungan antara 60 ° C dan 100 ° C. Persyaratan ini juga menentukan ceruk khusus untuk aplikasi. Model gel hanya dapat digunakan di iklim panas, belum lagi kebutuhan untuk membenamkan diri dalam wadah berinsulasi termal. Namun demikian, pertanyaan baterai mana yang harus dipilih - Li-pol atau Li-ion - tidak terlalu akut di perusahaan. Jika suhu sangat penting, larutan gabungan sering digunakan. Dalam kasus seperti itu, elemen polimer biasanya digunakan sebagai cadangan.

Metode pengisian yang optimal

Waktu pengisian ulang biasanya untuk baterai litium rata-rata 3 jam, bahkan unit tetap dingin selama pengisian. Pengisian dilakukan dalam dua tahap. Pertama, tegangan mencapai nilai puncaknya, dan mode ini dipertahankan hingga 70%. 30% sisanya direkrut dalam kondisi stres normal. Pertanyaan lain yang juga menarik - bagaimana cara mengisi baterai lithium-polimer jika perlu mempertahankan volume penuhnya dalam mode konstan? Dalam hal ini, jadwal pengisian ulang harus diikuti. Dianjurkan untuk melakukan prosedur ini kira-kira setiap 500 jam operasi dengan pelepasan total.

Tindakan pencegahan

Selama operasi, Anda harus menggunakan hanya pengisi daya dengan karakteristik yang sesuai, menghubungkannya ke jaringan dengan tegangan stabil. Diperlukan juga pengecekan kondisi konektor agar baterai tidak terbuka. Penting untuk dipertimbangkan bahwa, meskipun tingkat keamanannya tinggi, baterai ini masih merupakan jenis baterai yang sensitif terhadap beban berlebih. Sel polimer litium tidak mentolerir arus berlebih, pendinginan lingkungan luar yang berlebihan, dan guncangan mekanis. Namun, menurut semua indikator ini, blok polimer masih lebih dapat diandalkan dibandingkan dengan litium-ion. Namun, aspek utama keselamatan adalah tidak berbahayanya pasokan listrik solid-state - tentu saja, asalkan tetap disegel.

Baterai mana yang lebih baik - Li-pol atau Li-ion?

Masalah ini sangat ditentukan oleh kondisi operasi dan target pasokan energi. Keuntungan utama perangkat polimer agak nyata bagi pabrikan itu sendiri, yang dapat lebih bebas menggunakan teknologi baru. Perbedaannya akan tidak kentara bagi pengguna. Misalnya, dalam pertanyaan tentang cara mengisi baterai polimer lithium, pemilik harus lebih memperhatikan kualitas catu daya. Dalam hal waktu pengisian, ini adalah elemen yang identik. Untuk daya tahan, situasi di parameter ini juga ambigu. Efek penuaan terutama mencirikan elemen polimer, tetapi praktik menunjukkan contoh yang berbeda. Misalnya, ada ulasan tentang sel lithium-ion yang menjadi tidak dapat digunakan setelah setahun digunakan. Dan polimer di beberapa perangkat beroperasi selama 6-7 tahun.

Kesimpulan

Di sekitar baterai, masih banyak mitos dan penilaian palsu yang terkait dengan berbagai nuansa pengoperasian. Sebaliknya, beberapa fitur baterai dirahasiakan oleh produsen. Adapun mitos, salah satunya membantah baterai lithium polymer. Perbedaan dari analog ionik adalah model polimer mengalami tegangan internal yang lebih sedikit. Karena alasan ini, sesi pengisian daya yang belum kehabisan baterai tidak mempengaruhi kinerja elektroda secara negatif. Jika kita berbicara tentang fakta yang disembunyikan oleh produsen, maka salah satunya adalah keawetan. Seperti yang telah disebutkan, masa pakai baterai tidak hanya ditandai dengan indikator siklus pengisian daya yang sederhana, tetapi juga oleh hilangnya volume yang berguna dari baterai.