Progresul tehnic este o mașină care rulează fără oprire! Din ce în ce mai multe probleme ale lumii noastre moderne servesc drept combustibil pentru această mașină. Amintiți-vă, nu cu mult timp în urmă, bateriile de nichel-cadmiu (NiCd) erau în uz, acestea fiind înlocuite cu hidrură de nichel-metal (NiMH). Dar astăzi locul litiu-ion (Li-ion) încearcă să ia bateriile litiu-polimer (Li-pol). Care este diferența dintre Li-pol și Li-ion? Care sunt avantajele polimerului de litiu față de bateriile litiu-ion? Să încercăm să ne dăm seama.

Când cumpărăm un telefon sau o tabletă, puțini oameni își pun întrebarea - care este bateria din interior? Abia mai târziu, în fața problemei descărcării rapide a gadgetului, începem să examinăm mai detaliat „internul” dispozitivului nostru.

A devenit cunoscut despre bateriile cu litiu în 1912, apoi au început primele experimente, dar nu au găsit o aplicare largă. Și abia în anii 70, după șase decenii, aceste elemente de încărcare și-au luat locul în aproape toate dispozitivele de uz casnic. Subliniem că conversația se referă doar la baterii, nu la baterii.

Litiul este cel mai ușor metal, oferă cea mai mare densitate de energie și are un potențial electrochimic semnificativ. Bateriile, care se bazează pe electrozi litiu-metalici, au o capacitate mare și o tensiune ridicată. În anii 80, ca urmare a numeroaselor studii, s-a dovedit că funcționarea ciclică a bateriilor cu litiu (procesul de încărcare / descărcare) duce la aprinderea încărcătoarelor, iar după acestea gadgeturile în sine. Astfel, în 1991, câteva mii de telefoane au fost reamintite în Japonia din cauza amenințării cu focul. Datorită acestor proprietăți periculoase ale litiului, oamenii de știință și-au îndreptat toate eforturile către bateriile de litiu nemetalice pe bază de ioni de litiu. Și după un timp, a fost creată o versiune mai sigură a încărcătorului, care a fost numită litiu-ion (Li-ion).

Astăzi, o baterie litiu-ion se găsește în aproape toate dispozitivele mobile, are un număr mare de soiuri, are o mulțime de calități pozitive, dar și dezavantaje, pe care le vom discuta mai detaliat.

Avantajele bateriilor litiu-ion:

Densitate mare de energie și, prin urmare, capacitate mare

Auto-descărcare redusă

Tensiune înaltă cu o singură celulă. Acest lucru simplifică designul - adesea bateria este formată dintr-o singură celulă. Mulți producători folosesc astăzi o astfel de baterie cu o singură celulă în telefoanele mobile (cred că Nokia)

Întreținere redusă (costuri de operare)

Fără efect de memorie care necesită cicluri de descărcare periodice pentru a restabili capacitatea.

Dezavantaje:

Bateria necesită un circuit de protecție încorporat (ceea ce duce la o creștere suplimentară a costului), care limitează tensiunea maximă pe fiecare celulă a bateriei în timpul încărcării și protejează tensiunea celulei de a fi prea mică în timpul descărcării

Bateria este susceptibilă de îmbătrânire, chiar și atunci când nu este utilizată și doar întinsă pe raft. Procesul de îmbătrânire este comun în majoritatea bateriilor Li-ion. Din motive evidente, producătorii nu tac despre această problemă. O ușoară scădere a capacității devine vizibilă după un an, indiferent dacă bateria era în uz sau nu. După doi sau trei ani, devine adesea inutilizabil

Cost mai mare comparativ cu bateriile NiCd.

Baterii litiu-ion se îmbunătățesc constant, tehnologia se îmbunătățește. Și toată lumea ar fi bună cu această baterie, dacă nu pentru problemele de siguranță din timpul utilizării și prețul ridicat. Toate aceste motive au devenit baza creației baterii litiu-polimerice (Li-pol sau Li-polimer)... Cel mai evident și cel mai de bază diferența dintre Li-pol și Li-ion Este tipul de electrolit utilizat. Utilizarea electrolitului din polimer solid reduce semnificativ costul creării unei baterii și o face mai sigură, precum și vă permite să creați încărcătoare mai subțiri. De ce bateria cu litiu polimer nu și-a înlocuit complet predecesorul? Una dintre versiunile posibile, care sunt exprimate de experți - investitorii care au investit sume mari în dezvoltarea și introducerea în masă a bateriilor Li-ion, încearcă să-și întoarcă investițiile.

Să rezumăm. În general, bateria litiu-polimer este o versiune mai avansată a bateriei litiu-ion. Judecă singur:

Avantajele bateriilor Li-pol și Li-ion

Pe scurt, putem spune că, datorită tehnologiei moderne, avem două tipuri de baterii externe fiabile. Odată cu dezvoltarea tehnologiilor mobile, odată cu apariția smartphone-urilor, tabletelor și a multor alte gadgeturi digitale, odată cu crearea de aplicații cu consum intensiv de energie, utilizatorii se confruntă cu problema „bateriei moarte”. Desigur, atât bateriile Li-ion, cât și cele Li-Pol și-au găsit imediat drumul în încărcătoarele externe.

Aceasta este soluția perfectă pentru viața modernă. Cel mai important lucru atunci când alegeți o powerbank nu este să vă întâlniți cu escroci (pentru mai multe detalii despre cum să distingeți un fals de original, am scris , dar despre cum să înțelegeți site-ul magazinului cu 100% certitudine că vă vor vinde un fals în el -

27.10.2018

În producția de stocare a energiei, tehnologiile învechite sunt înlocuite rapid cu soluții noi. La început, bateriile NiCd au fost înlocuite de celulele NiMH. În schimb, au creat generații mai avansate de baterii de stocare - Li-ion, LiFePO4, Li-Pol. În acest articol, vom lua în considerare diferențele dintre bateriile Li-ion și litiu-polimer, avantajele și preferințele lor de alegere, luând în considerare particularitățile utilizării viitoare a bateriei.

Caracteristici ale tehnologiei Li-ion

Bateriile cu litiu au început să fie produse în serie la începutul anilor '90. Funcțiile electrolitului activ în etapa inițială au fost îndeplinite de cobalt și mangan. Acum dispozitivele de stocare Li-ion folosesc ca material catodic cobaltat de litiu, spinel de litiu-mangan, ferofosfat de litiu și alți compuși. Dar rolul cheie nu este jucat de tipul de substanță, ci de particularitățile locației sale în bloc.

În ele, electrozii (baza catodică pe folie de aluminiu și anodul de cupru) sunt separați printr-un separator poros, care este impregnat cu electrolit. Catodul și anodul din bloc sunt conectate prin borne de colectare a curentului. Încărcarea este deservită de ioni Li încărcați pozitiv. Acestea trec cu ușurință în rețelele de cristal ale diferitelor substanțe, creează legături, inițiază reacții și provoacă eliberarea de energie. Principiul de funcționare al dispozitivelor de stocare a energiei Li-ion este similar cu bateriile cu format complet gel.

Principalele avantaje și dezavantaje ale bateriilor Li-ion sunt enumerate în tabel:

Avantaje	dezavantaje
Autodescărcare mică - în prima lună până la 6%, în următoarele - mai slabă. Circuitul de protecție consumă aproximativ 3% din energia acumulată pe lună.	Nevoia de a utiliza o placă de protecție integrată. Limită tensiunea maximă în timpul încărcării și nu permite căderea sa critică în timpul descărcării, limitează curenții limitativi și controlează temperatura.
Densitate mare de curent de energie și descărcare.	Îmbătrânirea susceptibilității chiar și fără exploatare.
Tensiune mare a celulei comparativ cu celulele NiCd și NiMH - 3,6 V.	O scădere semnificativă a capacității în îngheț.
Fără efect de memorie și întreținere ușoară.	Cost relativ ridicat (comparativ cu bateriile NiCd).
Durată lungă de viață.
Dimensiune mică, greutate redusă.
Nu există cerințe de întreținere (cu excepția reîncărcării).

Tehnologia pentru crearea bateriilor Li-ion se îmbunătățește în fiecare an, ducând la o creștere a siguranței funcționării lor și la o scădere a costurilor.

Care este diferența față de tehnologia Li-ion Li-Pol?

Îmbunătățirea bateriilor Li-ion a avut ca scop îmbunătățirea siguranței utilizării lor și reducerea tehnologiei. A fost posibilă rezolvarea acestei probleme prin schimbarea electrolitului - în locul unui separator poros cu impregnare din electrolit, au început să folosească un electrolit polimeric. Anterior, a fost folosit ca film plastic pentru conducerea curentului. La dispozitivele de stocare a energiei Li-pol, grosimea elementului începe de la 1 mm, ceea ce face posibilă obținerea produselor de toate tipurile de forme și dimensiuni.

Dar răspunsul fundamental la întrebare, care este diferența dintre bateriile Li-Pol și modelele Li-ion, este neutilizarea electrolitului în stare lichidă și minimizarea riscului de aprindere. Bateriile cu litiu-polimer nu conțin nici electroliți lichizi, nici gelici. Substanța activă este o placă solidă și în zona de contact cu litiu nu permite formarea de dendrite în timpul ciclului. Acest lucru elimină riscul de explozii și incendii în bateriile cu litiu-polimer.

Inițial, sursele de curent Li-Pol aveau o conductivitate slabă și nu erau potrivite pentru dispozitivele portabile. Dar acest dezavantaj a fost eliminat prin utilizarea unui electrolit de tip gel. Dispozitivele avansate de stocare a energiei Li-polimer au o membrană electrolitică. Pentru fabricarea sa, se utilizează un separator din propilenă sau polietilenă poroasă, care conține un polimer. Interacționând cu lichidul electrolit, acesta devine gelatinos.

Avantajele și dezavantajele surselor de curent Li-Pol

Un avantaj important al bateriilor litiu-polimer este raportul dintre capacitatea și greutatea lor excelentă. Datorită acestei calități, sursele de alimentare Li-Pol sunt utilizate pe scară largă la echiparea cvadrocopterelor și a altor modele radio controlate, la telefoanele mobile și la tehnologia digitală. Principalele argumente pro și contra bateriilor Li-polimer sunt prezentate în tabel:

Avantaje	dezavantaje
Greutate redusă combinată cu capacitate mare.	Cost relativ ridicat.
Capacitatea de a crea o baterie de dimensiuni și forme arbitrare, inclusiv cele foarte subțiri.	Necesitatea unui mod special de încărcare.
Încărcare rapidă.	Nevoia de a echilibra celulele.
Lipsa efectului de memorie.	Sensibil la descărcare profundă, supraîncărcare, temperaturi scăzute.
Uzură redusă.
Grad ridicat de fiabilitate și funcționare sigură.
Autodescărcare mică - până la 5% pe lună.
Intretinere fara pretentii.
Mai puțină uzură și auto-descărcare.

Ce este mai bun, baterie Li-polimer sau litiu-ion?

Răspunsul la această întrebare depinde de unde și în ce condiții va fi utilizată sursa curentă selectată. Principalele caracteristici ale bateriilor Li-ion și Li-Pol sunt similare. Diversi parametri geometrici și caracteristici tehnice sunt colectate din celulele Li-ion. Este permisă utilizarea acestora în intervalul de la -20 la +60 ° C, dar la temperaturi limită, are loc o îmbătrânire mai rapidă.

Bateriile Li-Pol sunt produse în toate geometriile posibile, sunt caracterizate printr-o densitate semnificativă a energiei și sunt extrem de sigure. Acestea sunt cele mai solicitate atunci când este necesară o sursă de alimentare compactă și fiabilă. Gama de temperatură de funcționare a bateriilor Li-Pol produse în prezent este identică cu intervalul de temperatură al Li-ionului.

Tabel comparativ al bateriilor Li-ion și Li-Pol

Pentru a afla, luând în considerare prioritățile individuale, ceea ce este mai bine, un Li-polimer sau o baterie litiu-ion, trebuie să le comparați caracteristicile. Este ușor de făcut cu un tabel de comparație:

Caracteristică	Baterii Li-ion	Baterii Li-Pol
Numărul de cicluri
Selectarea dimensiunilor standard	Îngust, există modele sub formă de cilindru și prismă, cea mai populară dimensiune cilindrică este 18650.	Lățime, fără cadre standard în format baterie, este posibil să creați celule cu o grosime de 1 mm.
	Un pic mai mult	Ușor - prin utilizarea unui electrolit gelificat și reducerea elementelor metalice.
Capacitate cu dimensiuni identice		Mai mare, aproape dublat.
Densitatea energiei pe unitate de masă	De la 100 la 190 Wh / kg, în funcție de materialul catodic.	130 până la 200 Wh / kg.
Durata de viață	Aproximativ la fel: litiu-ion - de la 500 la 2000 de cicluri de încărcare-descărcare, în funcție de materialul catodic, litiu-polimer - 800 - 1000 de cicluri.
Pericol de explozie sau incendiu	Prezent, dar utilizarea plăcii de protecție elimină acest risc.	Minimizat - datorită absenței scurgerilor de electroliți și a utilizării protecției integrate la suprasarcină.
Temperaturi admise	De la -20 la +60 ° С, în mod optim - de la 0 la +30 ° С.
Durata încărcării
Tensiune (nominală)
Tensiunea limită de descărcare
Curent de sarcină optim și de vârf	<1С и ˃2С, где С – значение емкости.
Caracteristici de încărcare	Cu un curent de 0,1 ... 1C până la atingerea a 4,1 ... 4,2 V, apoi la o tensiune constantă.
Rata de uzură (îmbătrânire naturală)	Aproximativ 0,1% pe lună.	Mai jos, 20% în 2 ani.
Creșteri de tensiune în timpul descărcării

Conform acestui tabel, este ușor de comparat cu cât este mai bun și în ce parametri sunt inferiori analogilor litiu-polimer.

Rezumând

Sursele de alimentare litiu-ion sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii. Sunt folosite pentru a echipa electronice digitale, vehicule electrice personale, roboți, unelte fără fir, scaune cu rotile și o serie de alte dispozitive. Au dimensiuni standardizate, se potrivește ușor cu parametrii solicitați și sunt bine cunoscuți de consumatori. Bateriile puternice sunt utilizate cu succes pentru dispozitivele care necesită un consum ridicat de curent pe termen scurt.

Dispozitivele de stocare a energiei litiu-polimer vă permit să obțineți capacitatea necesară cu o dimensiune și o greutate mai reduse a sursei de alimentare, prin urmare, acestea sunt solicitate în dispozitive portabile, quadcoptere, jucării, arme airsoft. Principalele diferențe dintre bateriile Li-polimer sunt prețul lor mai mare, variabilitatea mai mare a formelor și mai puține sarcini interne.

În practică, ambele tipuri de baterii au caracteristici similare, astfel încât preferințele de selecție depind în principal de zona de utilizare. Pe lângă tipul de baterie și substanța catodică, calitatea materiilor prime utilizate și tehnologia de producție afectează caracteristicile sursei actuale.

Vă aducem la cunoștință materiale informative despre.

Caracteristicile bateriilor litiu-polimer și regulile de funcționare a acestora

Bateria litiu-polimer este o versiune modificată a bateriei litiu-ion. Principala diferență constă în utilizarea unui material polimeric care acționează ca un electrolit. La acest polimer se adaugă incluziuni conductoare cu compuși de litiu. Astfel de baterii au fost dezvoltate activ în ultimii ani și sunt utilizate pe telefoane mobile, tablete, laptopuri, modele radio controlate și alte echipamente. În ciuda faptului că bateriile cu litiu nu pot furniza curenți mari de descărcare, unele tipuri speciale de baterii din polimer pot furniza un curent care depășește semnificativ capacitatea lor. Deoarece bateriile litiu-polimer se răspândesc rapid pe piață, trebuie să vă familiarizați cu designul, regulile de utilizare și siguranța lor atunci când le manipulați. Acest lucru va fi discutat în materialul nostru de astăzi.

Avantajul înlocuirii electrolitului organic lichid cu unul din polimer este siguranța sporită a funcționării bateriei. Acest lucru este foarte important pentru bateriile de tip litiu. Utilizarea comercială sigură a împiedicat dezvoltarea lor de la început. În plus, electrolitul polimeric vă oferă mult mai multă libertate în alegerea formei bateriei.

Dispozitivul bateriei de stocare Li-Pol se bazează pe procesul de tranziție a unui număr de polimeri într-o stare semiconductoare atunci când ionii electroliți sunt introduși în ele. În acest caz, conductivitatea crește de mai multe ori. Cercetătorii au fost implicați în principal în selectarea electrolitului polimeric pentru bateriile cu modele de litiu metalic și Li─Ion. În teorie, o creștere a densității energetice a bateriilor cu polimer este permisă de mai multe ori în comparație cu bateriile litiu-ion. Astăzi, există mai multe grupuri de baterii Li-Pol care diferă prin compoziția lor de electroliți:

Cu un electrolit omogen ca un gel. Se obține ca urmare a introducerii sărurilor de litiu în structura polimerului;
Cu electrolit polimeric uscat. Acest tip este realizat pe bază de oxid de polietilenă cu diverse săruri de litiu;
Electrolit sub forma unei matrice de polimeri microporosi în care soluțiile neapoase de săruri de litiu sunt absorbite.

Dacă comparăm polimerul și electrolitul lichid, atunci merită remarcat conductivitatea ionică mai mică a primului. Scade semnificativ la temperaturi negative. Deci, o problemă a fost găsirea unei compoziții pentru electrolit cu conductivitate ridicată. Și a doua sarcină importantă a fost extinderea intervalului de temperatură de funcționare a bateriilor din polimer. Modelele de baterii litiu-polimer utilizate în tehnologia modernă nu sunt inferioare caracteristicilor lor cu Li-Ion.

Deoarece nu există un electrolit lichid într-o baterie de polimer, siguranța lor de funcționare este mult mai mare. În plus, pot fi realizate în aproape orice formă și configurație.

Containerele unor modele, în care se află cutia în sine, sunt fabricate din polimer metalizat. Datorită cristalizării electrolitului polimeric, parametrii acestor baterii sunt reduși semnificativ la temperaturi negative.

Există evoluții ale bateriilor polimerice cu anod metalic. Oamenii de știință au reușit să atingă o densitate mare de curent și o extindere semnificativă a intervalului de temperatură de funcționare. Aceste tipuri de baterii pot fi utilizate și în diverse electronice portabile și electrocasnice. Multe companii de top sunt deja angajate în producția de astfel de baterii.

Mai mult, diferiți producători pot diferi în ceea ce privește materialele electrodului, compoziția electrolitului și tehnologia de asamblare în sine. Din acest motiv, parametrii acestor baterii sunt, de asemenea, foarte diferiți. Cu toate acestea, toți producătorii sunt de acord că stabilitatea Li─Pol este puternic influențată de uniformitatea electrolitului polimeric. Și depinde de temperatura de polimerizare și de raportul componentelor.

Acum există deja multe experimente care dovedesc un nivel mai ridicat de siguranță a bateriilor din polimer în comparație cu cele ionice. Aceasta include supraîncărcarea, supraîncărcarea, vibrațiile, micșorarea, scurtcircuitul și perforarea bateriilor litiu-polimer. Deci, acest tip de baterie are cele mai bune perspective de dezvoltare. Mai jos sunt rezultatele testelor pentru funcționarea în siguranță a bateriilor Li─Pol.

Tipul testului
Tipul testului	Baterie electrolit gel polimer	Baterie cu electrolit lichid
Puncția acului	Nu au existat modificări	Explozie, fum, scurgere de electroliți, creșterea temperaturii până la 250 ° С
Încălzire până la 200 ° С	Nu au existat modificări	Explozie, scurgere de electroliți
Scurt circuit	Nu au existat modificări	Scurgere de electroliți, creșterea temperaturii cu 100 ° С
Reîncarcă (600%)	Balonare	Explozie, scurgere de electroliți, creșterea temperaturii cu 100 ° С

Există exemple de baterii litiu-polimer cu grosimea de 1 milimetru. Astfel de modele permit designerilor mobili să creeze hardware foarte compact. Acest lucru deschide noi posibilități de reducere a dimensiunii dispozitivelor electronice. Pentru a reduce rezistența internă a bateriilor Li-Pol, se adaugă un electrolit pe gel. Bateriile utilizate în telefoanele mobile utilizează acest tip de electrolit. Acestea combină caracteristicile bateriilor polimerice și ionice.

Care este diferența dintre bateriile reîncărcabile Li─Ion și Li─Pol. Ele aparțin și sunt apropiate în ceea ce privește caracteristicile lor electrice. Dar modelele polimerice folosesc un electrolit solid. Componenta gelului este introdusă în electrolit pentru a reduce rezistența internă a bateriei și pentru a stimula procesele de schimb ionic.

În ceea ce privește capacitatea lor de energie, bateriile de stocare litiu-polimer au o capacitate specifică de energie de 4-5 ori mai mult și de 3-4 ori mai mare. Ambele tipuri aparțin. Comparația se face cu acestea, deoarece bateriile cu litiu au înlocuit în principal alcaline în electronica mobilă.

Bateriile Li-Pol au o durată de viață de 500-600 de cicluri de încărcare-descărcare (la un curent de descărcare de 2C). Conform acestui indicator, acestea pierd în cadmiu (1000 de cicluri) și corespund aproximativ celor cu hidrură de metal. Tehnologia și designul de producție sunt în mod constant îmbunătățite și în viitor, probabil, caracteristicile se vor îmbunătăți. De asemenea, este demn de remarcat faptul că în 1 până la 2 ani o baterie polimerică pierde aproximativ 20% din capacitatea sa. Conform acestui parametru, acestea corespund bateriilor ionice.

Trebuie remarcat faptul că există 2 categorii majore printre bateriile polimerice pentru uz comercial. Acestea sunt obișnuite și cu descărcare rapidă. Acestea din urmă sunt, de asemenea, numite adesea descărcare Hi Diferența dintre aceste grupuri este curentul maxim admis de descărcare. Poate fi specificat în valoare absolută sau în multipli ai capacității nominale.

De exemplu, 3C. Pentru bateriile convenționale de stocare, curentul maxim de descărcare nu depășește 3 - 5C. Modelele cu descărcare rapidă au un curent de descărcare maxim de 8-10C. Bateriile cu descărcare rapidă sunt cu aproximativ 20% mai grele decât modelele standard. Aceste baterii sunt etichetate cu HC sau HD.

KKM2500 reprezintă un model obișnuit cu o capacitate de 2500 mAh, iar eticheta KKM2000HD reprezintă o baterie cu descărcare rapidă de 2000 mAh. Modelele cu descărcare rapidă nu sunt utilizate în electrocasnice și electronice de larg consum. Bateriile de pe telefoane mobile și tablete nu pot rezista la curenți mari de descărcare și, prin urmare, sunt echipate cu protecție împotriva unor astfel de moduri de funcționare.

Domeniile de aplicare a bateriilor litiu-polimer provin din sarcinile stabilite în timpul dezvoltării lor. Aceasta reprezintă o creștere a timpului de funcționare al dispozitivului și o scădere a greutății acestuia. Modelele standard Li─Pol funcționează în diverse electronice cu curenți de consum redus. Acestea sunt laptopuri, smartphone-uri, cărți electronice, tablete.

Modelele care asigură o descărcare rapidă se mai numesc și modele „de putere”. Sunt utilizate în aplicații în care este necesar un consum mare de curent. Cel mai renumit domeniu de aplicare pentru bateriile „de putere” sunt modelele controlate radio. Această piață este cea mai atractivă pentru producătorii de baterii polimerice. În domeniul dispozitivelor cu curenți de descărcare foarte mari (până la 50 C), bateriile litiu-polimer sunt inferioare celor alcaline. Poate că în viitor, modelele cu litiu vor depăși această limitare. În ceea ce privește prețul, acestea corespund aproximativ cu hidrura de nichel-metal.

Utilizarea bateriilor cu litiu ─ polimer

Siguranță

Bateriile de tip litiu în general și bateriile din polimer în special necesită o manipulare destul de delicată în timpul funcționării. Ce trebuie să vă amintiți atunci când utilizați bateriile Li─Pol:

Încărcarea excesivă a bateriei este dăunătoare (peste 4,2 volți pe celulă a bateriei);
Nu trebuie permis un scurtcircuit;
Descărcarea prin curenți care duc la încălzirea bateriei peste 60 de grade Celsius este inadmisibilă;
Este imposibil să depresurizați bateria;
Nu descărcați bateria sub 3 volți;
Încălzirea peste 60 de grade este inacceptabilă;
Stocarea descărcată nu este permisă.

Nerespectarea acestor reguli poate duce la incendiu în cel mai rău caz și, în cel mai bun caz, pierderi semnificative de capacitate.

În acest sens, puteți oferi mai multe recomandări pentru utilizarea în siguranță a bateriilor litiu-polimer. Mai întâi trebuie să achiziționați un încărcător de înaltă calitate și să setați setările corecte pe acesta. În plus, se recomandă utilizarea conectorilor care nu permit scurtcircuitele. Asigurați-vă că controlați curentul consumat de dispozitiv.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că trebuie respectat regimul de temperatură și că bateria polimerică nu trebuie să se supraîncălzească. Acesta este punctul slab al tuturor bateriilor de tip litiu. Dacă bateria se încălzește până la 70 de grade, atunci începe o reacție spontană care transformă energia în căldură. Rezultatul este aprinderea și uneori explozia. Dacă este posibil să controlați tensiunea bateriei, atunci ar trebui să fie monitorizată în special îndeaproape la sfârșitul descărcării.

Un alt motiv pentru defectarea bateriilor cu litiu este depresurizarea. În niciun caz nu ar trebui să pătrundă aerul în interiorul bateriei din polimer. Carcasa este inițial sigilată și nu ar trebui să fie supusă șocurilor sau să cadă. Dacă lipiți cabluri, atunci acest lucru trebuie făcut extrem de atent.

Înainte de a trimite bateria polimerică pentru depozitare, se recomandă încărcarea la jumătate. Depozitați bateria într-un loc răcoros, în afara razelor solare directe. La fel ca toate bateriile reîncărcabile, polimerul cu litiu are o descărcare automată, dar este mai mic decât cel de plumb sau alcalin.

Progresul constant al tehnologiei este benefic pentru multe aspecte ale vieții umane. Nevoia de surse de alimentare de înaltă performanță, cu un bun echilibru între siguranță, cost și performanță, a dus la dezvoltarea celulelor de polimer de litiu.

Limitarea

Ce este bateria litiu-polimer

Bateriile Li polimer sunt surse de alimentare galvanice în care materialele polimerice saturate cu litiu sunt utilizate ca electrolit.

Tehnologia polimerului cu litiu a devenit o nouă etapă în dezvoltarea surselor de alimentare litiu-ion, ceea ce a redus costul procesului lor de producție și a făcut posibilă crearea de baterii miniaturale și flexibile.

Atunci când cumpărați și utilizați astfel de baterii, trebuie să înțelegeți marcajele de pe acestea, care au următoarele caracteristici:

capacitatea bateriei este indicată în mAh;
numărul de lângă litera engleză S din marcaj indică numărul de celule individuale (cutii) din baterie, fiecare dintre acestea având o tensiune nominală de 3,7 volți și maxim 4,2 volți;
numărul de lângă litera C indică curentul maxim de ieșire în C. Curentul maxim de descărcare în miliamperi pe oră este egal cu capacitatea bateriei înmulțită cu această valoare;
numărul de lângă litera P indică numărul de cutii conectate în paralel. Când utilizați o cutie, această valoare nu este de obicei indicată.

Astfel, denumirea 2600 mAh 3S 20C denotă o baterie Li-polimer cu o capacitate de 2600 mAh cu o tensiune nominală de 11,1 volți (maxim 12,6 volți), cu trei bănci conectate în serie și un curent de descărcare admisibil de 52 amperi (2600x20 \u003d 52000 mA).

Cum sunt fabricate bateriile cu litiu polimer

În producția de surse de alimentare Li-polimer, se utilizează următoarea tehnologie:

O aplicație controlată a unei suspensii cu materiale active ale catodului și anodului (două procese diferite) se efectuează pe suprafața unei folii de aluminiu sau cupru, care acționează ca un colector de curent.
Folia cu materialul aplicat este uscată, tăiată în elemente de dimensiunea și forma dorite.
Se pregătește un separator de electroliți polimeri, care este apoi plasat între straturile de folie cu materiale active ale catodului și anodului.
Bateria multistrat este asamblată, sigilată și uscată.
Când se utilizează un separator de polimeri, care necesită incluziuni de gel electrolit, acesta este umplut cu cantitatea necesară de lichid electrolitic.
Se efectuează instalarea tampoanelor de contact, ambalarea într-o carcasă de protecție și tăierea pieselor sale proeminente.
Sunt instalate borne externe ale bateriei.
Se efectuează un ciclu de control al încărcării / descărcării și testare.
Respingerea, sortarea după capacitate și aplicarea desemnărilor corespunzătoare se efectuează.
Dacă este necesar, firele sunt lipite la bornele bateriei.
Controlul calității se efectuează, celulele bateriei sunt ambalate într-o cutie, pe care se aplică marcajul și ambalajul necesar.

Principiul de funcționare și dispozitivul unei baterii litiu-polimer

Principiul de funcționare a bateriilor Li pol se bazează pe utilizarea efectului semiconductor în substanțe polimerice cu incluziuni de ioni electroliți. Adăugarea unui electrolit la polimeri determină o creștere a conductivității lor ionice, menținând în același timp proprietățile izolante ale plasticului față de electroni.

Forța electromotivă împotriva ionilor de litiu apare ca urmare a unei reacții chimice reversibile între un anod (plus) din carbon (de obicei grafit) și un catod (minus) din cobalt, oxid de vanadiu sau mangan, plasat într-un electrolit polimeric cu săruri de litiu.

Există trei tipuri de electroliți polimerici:

Electrolitii polimerici complet uscați, care sunt din plastic cu adaos de săruri de litiu, dau un curent scăzut la temperatura camerei, insuficient pentru majoritatea dispozitivelor moderne și sunt mai scumpi decât bateriile convenționale litiu-ion.
Electrolitii polimerici de tip gel, care sunt electroliți polimerici uscați intercalati cu plastifianți-solvenți, au valori acceptabile de capacitate, amperaj și cost și sunt cel mai des folosite în practică.
Soluții neapoase de săruri de litiu distribuite într-o matrice de polimer microporos prin absorbție.

Bateriile Li Po vândute masiv sunt de fapt hibrizi care combină nu numai un electrolit pur de polimer uscat, ci și o cantitate mică de electrolit pe gel, care este, de asemenea, conținut în surse litiu-ion.

Adăugarea incluziunilor de electrolit pe gel la un electrolit solid din polimer îi mărește conductivitatea ionică și caracteristicile electrice, în special, curentul de funcționare crește la valoarea necesară pentru majoritatea dispozitivelor moderne de dimensiuni mici.

Baterie litiu-polimer: argumente pro și contra

Sursele de alimentare Li-polimer au următoarele avantaje:

densitate mare de energie în raport cu masa lor, de 4-5 ori mai mare decât cea a bateriilor de nichel-cadmiu și de 3-4 ori mai mare decât cea a surselor de alimentare cu hidrură de nichel-metal;
curent redus de auto-descărcare și eficiență ridicată a curentului;
capacitatea de a crea produse flexibile și foarte subțiri;
lipsa efectului de memorie;
menținerea tensiunii în limite acceptabile în timpul descărcării de lucru;
o gamă largă de temperaturi admise în timpul funcționării (de la -20 la +40 grade).

Bateriile cu litiu polimer au unele dezavantaje:

pericol de incendiu în caz de supraîncărcare / supraîncălzire. Aceste baterii necesită utilizarea de electronice de protecție care monitorizează curentul și temperatura de încărcare și un algoritm special de încărcare;
efectul îmbătrânirii, ducând la o scădere a capacității în timpul depozitării și funcționării îndelungate (se crede că bateria pierde până la 20% din capacitatea sa în fiecare an);
eșec cu descărcare profundă (sub 3 volți);
frica de supraîncălzire peste 60 de grade și supraîncărcare peste 4,2 volți (o explozie este posibilă la o tensiune mai mare de 4,5 volți);
utilizarea unei carcase subțiri (de obicei sub formă de folie) în unele dintre aceste baterii reduce costul celulelor Li Pol, dar în același timp le reduce rezistența.

Unde sunt utilizate bateriile Li Pol

Acest tip de sursă de alimentare, datorită greutății sale reduse și a puterii mari, este utilizat pe scară largă pentru a furniza energie dispozitivelor mici și mari, inclusiv:

telefoane mobile și smartphone-uri;
modele radio controlate, quadcoptere, microplane;
instrument de putere;
tehnologie digitală, ultrabook-uri;
vehicule electrice.

Reguli pentru funcționarea bateriilor Li Pol

Pentru a asigura nivelul de siguranță necesar și pentru a prelungi durata de viață a bateriilor reparabile, trebuie să respectați următoarele reguli:

în prezența deteriorării, umflării bateriilor, acestea nu pot fi utilizate, dar trebuie aruncate;
bateriile trebuie încărcate cu un încărcător de calitate sub supraveghere, nepermițând supraîncălzirea bateriei. Dacă în timpul încărcării apare un miros de arsură, umflare, inflamație, trebuie să o opriți imediat și să deconectați bateria de la încărcător;
este mai bine să încărcați pe o suprafață incombustibilă, de exemplu, pe o placă de ceramică sau placă de porțelan; după încărcarea completă a sursei de alimentare, este mai bine să o lăsați să se răcească și abia apoi să o utilizați;
descărcarea sub 3 volți, supraîncălzirea sau hipotermia, care reduc capacitatea și numărul total de cicluri de încărcare-descărcare, nu trebuie permise;
cea mai lungă durată de viață a celulelor LiPo este atinsă menținându-și nivelul de încărcare la 45%;
cel mai bun mod de încărcare pentru bateriile LiPo este oferit de încărcătoarele Sony timp de aproximativ trei ore. Are loc în trei etape:
- În primul rând, timp de aproximativ o oră, se încarcă până la 70% cu un curent constant de 0,5-1 de la curentul de ieșire al bateriei la o tensiune de 4,2 volți;
- Reîncărcare timp de 1 oră până la 90% cu o tensiune de cel mult 4,2 volți cu un curent care scade treptat (până la aproximativ 0,2 din curentul de ieșire)
- În a treia etapă, se reîncarcă timp de o oră până la 100% cu un curent mic în continuă scădere.

Încărcătoarele ieftine se descarcă în prima etapă, când tensiunea ajunge la 4,2 v, deci bateria nu atinge capacitatea maximă.

evitați șocurile bateriei, scurtcircuitele sau descărcarea cu curenți foarte mari, supraîncărcarea peste 4,2 volți pe celulă a bateriei compozite - toate aceste motive pot provoca un incendiu;
dacă se utilizează baterii compozite din mai multe celule Li Pol, atunci este mai bine să le încărcați separat sau să utilizați o încărcare de egalizare specială cu echilibrare pentru fiecare celulă. Principiul de funcționare al unui astfel de dispozitiv este de a opri încărcarea elementelor individuale atunci când acestea ating o tensiune de aproximativ 4,17 volți;
Înainte de a pune în funcțiune baterii noi, cel mai bine este să le calibrați încărcându-le complet și descărcându-le de două ori.

În unele baterii Li Pol, la o descărcare sub 2,5 volți, este posibilă metalizarea litiului, ceea ce duce la crearea de punți conductoare în interiorul bateriei și un scurtcircuit. La încărcarea unei astfel de baterii, are loc o încălzire necontrolată, care poate duce la explozia unei astfel de surse de energie. Prin urmare, este mai bine să nu folosiți baterii în care tensiunea a scăzut sub nivelul critic de 3 volți, iar atunci când tensiunea scade la 2,5 volți și mai jos, acestea trebuie eliminate.

Cum se depozitează bateriile litiu-polimer

Este recomandabil să depozitați bateriile LiPo încărcate în cutii de protecție la temperatura camerei atunci când se încarcă la 3,6-3,8 volți.

Înainte de a stoca celulele LiPo, este recomandat să le încărcați cu până la 40-50%, să le deconectați de la dispozitivele pe care le alimentează și periodic, cel puțin o dată la șase luni, să verificați nivelul de încărcare.

Eliminarea bateriilor cu litiu polimer

Eliminarea surselor de alimentare LiPo are o relevanță deosebită datorită riscului ridicat de incendiu. Sunt mai puțin toxice decât bateriile cu nichel-cadmiu, dar conțin în continuare substanțe nocive pentru mediu.

Pentru a elimina complet și în siguranță bateriile Li-polimer, trebuie respectate următoarele cerințe:

eliminarea bateriilor descărcate se efectuează în recipiente de plastic cu soluție de apă-sare (aproximativ o jumătate de pahar de sare la 1 litru de apă) timp de aproximativ 2 săptămâni (până când se oprește formarea gazului) într-o zonă nerezidențială. Apoi pot fi aruncate cu deșeurile obișnuite;
înainte de eliminare, bateriile trebuie descărcate la cel puțin un volt (acest lucru se poate face cu un bec ca încărcare);
dacă carcasa bateriei este deteriorată, atunci nu trebuie descărcată, dar este necesar să o aruncați într-o soluție de apă-sare;
dacă descărcarea se efectuează cu un curent care depășește cel admis, asociat cu valoarea curentului maxim de ieșire C, atunci bateria trebuie să fie într-o găleată de nisip sau într-un alt loc cu protecție împotriva incendiilor;
nu este permisă distrugerea mecanică a bateriilor netratate într-o soluție salină, din care cauză poate apărea un incendiu. Celulele cu catod de cobalt sunt deosebit de periculoase în acest sens.

Interesul crescând al consumatorilor pentru gadgeturi mobile și tehnologie portabilă de înaltă tehnologie, în general, obligă producătorii să își îmbunătățească produsele într-o varietate de moduri. În același timp, există o serie de parametri comuni, a căror lucrare este efectuată în aceeași direcție. Acestea includ metoda de furnizare a energiei. Cu doar câțiva ani în urmă, participanții activi de pe piață puteau observa procesul de deplasare a NiMH cu elemente mai avansate de origine nichel-metal hidrură. Astăzi, noile generații de baterii concurează între ele. Tehnologia larg răspândită litiu-ion înlocuiește cu succes bateria litiu-polimer în anumite segmente. Diferența față de ionicul din noua unitate nu este atât de vizibilă pentru un utilizator obișnuit, dar în unele aspecte este semnificativă. În același timp, ca și în cazul concurenței dintre elementele NiCd și NiMH, tehnologia de înlocuire este departe de a fi impecabilă și, în anumite privințe, este inferioară analogiei sale.

Dispozitiv cu baterie Li-ion

Primele modele de baterii litiu seriale au început să apară la începutul anilor '90. Cu toate acestea, cobaltul și manganul au fost apoi utilizate ca electrolit activ. În cele moderne, nu atât substanța este importantă, cât configurația plasării sale în bloc. Astfel de baterii constau din electrozi care sunt separați printr-un separator de pori. La rândul său, masa separatorului este impregnată cu electrolitul. În ceea ce privește electrozii, aceștia sunt reprezentați de o bază catodică pe o folie de aluminiu și un anod de cupru. În interiorul blocului, acestea sunt interconectate de terminalele curente ale colectorului. Încărcarea de întreținere efectuează o încărcare pozitivă asupra ionului de litiu. Acest material este avantajos prin faptul că are capacitatea de a pătrunde cu ușurință în rețelele de cristal ale altor substanțe, formând legături chimice. Cu toate acestea, calitățile pozitive ale acestor baterii nu sunt din ce în ce mai suficiente pentru sarcinile moderne, ceea ce a dus la apariția celulelor Li-pol, care au multe caracteristici. În general, merită remarcat similitudinea surselor de alimentare litiu-ion cu bateriile cu heliu de dimensiuni complete pentru mașini. În ambele cazuri, bateriile sunt proiectate având în vedere utilizabilitatea fizică. În parte, această direcție de dezvoltare a fost continuată de elemente polimerice.

Dispozitiv cu baterie litiu-polimer

Impulsul pentru îmbunătățirea bateriilor cu litiu a fost nevoia de a combate două dezavantaje ale bateriilor Li-ion existente. În primul rând, sunt nesigure pentru operare și, în al doilea rând, sunt destul de scumpe din punct de vedere al prețului. Tehnologii au decis să scape de aceste dezavantaje schimbând electrolitul. Ca rezultat, separatorul poros impregnat a fost înlocuit cu un electrolit polimeric. Trebuie remarcat faptul că polimerul a fost anterior utilizat în scopuri electrice ca o peliculă de plastic care conduce curentul. Într-o baterie modernă, grosimea celulei Li-pol ajunge la 1 mm, ceea ce elimină și restricțiile de utilizare a diverselor forme și dimensiuni de la dezvoltatori. Dar principalul lucru este că nu există electrolit lichid, ceea ce elimină riscul de aprindere. Acum merită să aruncăm o privire mai atentă asupra diferențelor față de celulele litiu-ion.

Care este principala diferență față de o baterie ionică?

Diferența fundamentală constă în respingerea heliului și a electroliților lichizi. Pentru o înțelegere mai completă a acestei diferențe, merită să ne referim la modelele moderne de baterii auto. Necesitatea înlocuirii electrolitului lichid a fost determinată, din nou, de probleme de siguranță. Dar dacă în cazul bateriilor auto, progresul s-a oprit la aceiași electroliți poroși cu impregnare, atunci modelele cu litiu au primit o bază solidă completă. Ce este atât de bun la o baterie cu litiu-polimer în stare solidă? Diferența față de cea ionică este că substanța activă sub formă de placă în zona de contact cu litiu previne formarea de dendrite în timpul ciclului. Acest factor exclude posibilitatea exploziei și a incendiilor unor astfel de baterii. Acesta este doar despre merite, dar există și puncte slabe în noile baterii.

Durata de viață a bateriei cu litiu polimer

În medie, astfel de baterii pot rezista la aproximativ 800-900 de cicluri de încărcare. Acest indicator este modest pe fondul analogilor moderni, dar chiar și acest factor nu poate fi considerat ca o resursă element determinant. Faptul este că astfel de baterii sunt supuse îmbătrânirii intense, indiferent de natura funcționării lor. Adică, chiar dacă bateria nu este deloc utilizată, resursa sa va fi redusă. Nu contează dacă este o baterie litiu-ion sau o celulă litiu-polimer. Toate sursele de alimentare pe bază de litiu se caracterizează prin acest proces. O pierdere semnificativă de volum poate fi observată în decurs de un an de la achiziție. După 2-3 ani, unele baterii se defectează total. Dar multe depind de producător, deoarece în cadrul segmentului există și diferențe în ceea ce privește calitatea bateriei. Probleme similare sunt inerente celulelor NiMH, care îmbătrânesc atunci când sunt expuse la fluctuații puternice de temperatură.

dezavantaje

Pe lângă problemele legate de îmbătrânirea rapidă, astfel de baterii au nevoie de un sistem de protecție suplimentar. Acest lucru se datorează faptului că stresul intern din diferite zone poate duce la epuizare. Prin urmare, se utilizează un circuit special de stabilizare pentru a preveni supraîncălzirea și supraîncărcarea. Acest sistem are și alte dezavantaje. Principala este limitarea curentă. Dar, pe de altă parte, circuitele de protecție suplimentare fac bateria litiu-polimer mai sigură. De asemenea, are loc diferența față de ionic în ceea ce privește costul. Bateriile polimerice sunt mai ieftine, dar nu mult. Prețul lor crește, de asemenea, datorită introducerii circuitelor electronice de protecție.

Caracteristici operaționale ale modificărilor gelului

Pentru a crește conductivitatea electrică, tehnologul adaugă încă un electrolit de tip gel în elementele polimerice. Nu se vorbește despre o tranziție completă la astfel de substanțe, deoarece acest lucru contrazice conceptul acestei tehnologii. Dar în tehnologia portabilă, adesea sunt folosite bateriile hibride. Particularitatea lor constă în sensibilitatea lor la temperatură. Producătorii recomandă utilizarea acestor modele de baterii într-un mediu cuprins între 60 ° C și 100 ° C. Această cerință a definit și o nișă specială pentru aplicare. Modelele cu gel pot fi utilizate doar în climă caldă, fără a menționa necesitatea de a se cufunda într-o carcasă izolată termic. Cu toate acestea, întrebarea ce baterie să alegeți - Li-pol sau Li-ion - nu este atât de acută în întreprinderi. Acolo unde temperatura este deosebit de importantă, sunt adesea utilizate soluții combinate. În astfel de cazuri, elementele polimerice sunt de obicei utilizate ca rezervă.

Metoda de încărcare optimă

Timpul tipic de completare pentru bateriile cu litiu este în medie de 3 ore. Mai mult, unitatea rămâne rece în timpul încărcării. Umplerea are loc în două etape. La prima, tensiunea atinge valorile de vârf, iar acest mod este menținut până la 70%. Restul de 30% sunt recrutați deja în condiții normale de stres. O altă întrebare este, de asemenea, interesantă - cum să încărcați o baterie litiu-polimer dacă trebuie să mențineți volumul complet într-un mod constant? În acest caz, trebuie respectat programul de încărcare. Se recomandă efectuarea acestei proceduri aproximativ la fiecare 500 de ore de funcționare cu o descărcare completă.

Precauții

În timpul funcționării, utilizați numai un încărcător care corespunde caracteristicilor, conectându-l la o rețea cu o tensiune stabilă. De asemenea, este necesar să verificați starea conectorilor, astfel încât bateria să nu se deschidă. Este important să se ia în considerare faptul că, în ciuda gradului ridicat de siguranță, este încă un tip de baterie sensibil la suprasarcini. Celula de polimer de litiu nu tolerează supracurenții, răcirea excesivă a mediului extern și șocul mecanic. Cu toate acestea, conform tuturor acestor indicatori, blocurile de polimer sunt încă mai fiabile decât cele cu litiu-ion. Totuși, principalul aspect al siguranței este inofensivitatea surselor de alimentare cu stare solidă - cu condiția, desigur, să fie păstrate sigilate.

Care baterie este mai bună - Li-pol sau Li-ion?

Această problemă este în mare măsură determinată de condițiile de funcționare și de ținta aprovizionării cu energie. Principalele avantaje ale dispozitivelor polimerice sunt destul de tangibile pentru producătorii înșiși, care pot folosi mai liber noile tehnologii. Diferența va fi subtilă pentru utilizator. De exemplu, în întrebarea modului de încărcare a unei baterii litiu-polimer, proprietarul va trebui să acorde mai multă atenție calității sursei de alimentare. În ceea ce privește timpul de încărcare, acestea sunt elemente identice. În ceea ce privește durabilitatea, situația din acest parametru este, de asemenea, ambiguă. Efectul de îmbătrânire caracterizează în principal elementele polimerice, dar practica prezintă exemple diferite. De exemplu, există recenzii ale celulelor litiu-ion care devin inutilizabile după un an de utilizare. Iar polimerul din unele dispozitive este utilizat timp de 6-7 ani.

Concluzie

În jurul bateriilor, există încă multe mituri și judecăți false care se referă la diferite nuanțe de funcționare. În schimb, unele dintre caracteristicile bateriilor sunt ascunse de producători. În ceea ce privește miturile, unul dintre ele infirmă bateria litiu-polimer. Diferența față de analogul ionic este că modelele polimerice experimentează mai puțin stres intern. Din acest motiv, sesiunile de încărcare care încă nu au descărcat bateriile nu afectează negativ performanța electrozilor. Dacă vorbim despre faptele ascunse de producători, atunci unul dintre ele se referă la durabilitate. După cum sa menționat deja, durata de viață a bateriei este caracterizată nu numai de un indicator modest al ciclurilor de încărcare, ci și de pierderea inevitabilă a volumului util al bateriei.