Літій-полімерна батарея є найпоширенішою технологією акумуляторів, яку ми використовуємо щодня. Але чи знаєте ви принцип роботи та конструкцію літій-полімерних батарей?
Принцип дії та конструкція літій-полімерних акумуляторів ідентичні літій-іонним. Ці батареї працюють за принципом деінтеркаляції та інтеркаляції іонів літію від матеріалів позитивного електрода до матеріалів негативного електрода. Давайте спочатку розглянемо процес виробництва літій-полімерних акумуляторів.
Сендвіч-подібні комірки (рис. 2) складаються з графітового електрода (негативний), електрода з металооксиду літію (позитивний) і розділового шару. В основі оксиду металевого літію лежать сполуки оксиду марганцю, нікелю або кобальту або їх суміші.
У деяких елементах з нижчим рівнем напруги фосфат заліза використовується як альтернатива у формі літій-залізо-фосфатних елементів. Склад впливає на властивості батареї та залежить від виробника та класу якості.
Рис. 2. Базова конструкція літій-іонних елементів. Діаграма: © University of Siegen
Важливі критерії, що відрізняють літій-полімерні акумулятори від інших типів елементів:
Літій-іонні елементи мають фіксований корпус із нержавіючої сталі або алюмінію. Корпус зазвичай має циліндричну форму («круглі комірки»). Однак прямокутні форми також доступні.
Недоліки: відносно висока вартість інструменту для виготовлення корпусу; обмежені розміри.
Переваги: міцний, механічно міцний корпус, що ускладнює пошкодження акумулятора. Процес лазерного зварювання запечатує комірки.
Літій-полімерні елементи, також відомі як м’які або пакетні елементи, мають тонкий і дещо «м’який» корпус – схожий на пакет – виготовлений з алюмінієвої фольги глибокої витяжки. Здебільшого призматичний корпус можна виготовити легше та дешевше, ніж тверді корпуси літій-іонних елементів. Інші компоненти у тонкошаровій фользі (< 100 мкм) також можна масово виробляти за відносно низькою ціною.
Комірки легкі, тонкі і можуть бути виготовлені в широкому діапазоні форм і розмірів. Можна отримати як великі формати, так і висоту менше 1 мм. Однак клітини вимагають обережного механічного поводження.
Фольга корпусу з двох сторін покрита пластиком. Всередині: поліолефіни, стійкі до клітинних компонентів. Зовні: поліамід, стійкий до зовнішнього середовища. Цей водонепроникний ламінат зварений і оточує комірку, що включає катод, анод і сепаратор.
Критичним моментом було виконання дефлектора в районі тераси. Додаткова фольга, приварена до дефлектора, підвищує герметичність в цій зоні зварювання «корпуса».
o Набір електродів: у літій-полімерних батареях набір електродів складається з речовини на основі вуглецю (графіт+добавки), наклеєної на металеву підкладку. Катод складається з тривимірних літованих оксидів кобальту або змішаних оксидів нікелю/марганцю/кобальту (NMC), також наклеєних на металеву підкладку. На обох електродах присутні дефлектори. Вони намотуються навколо серцевини разом із сепаратором, зазвичай це тришаровий поліолефін. Сердечник зазвичай складається з плоского штиря для створення прямокутної обмотки. Обмотка розташована в нижній частині фольги пакета, яка частково складена та покладена поверх обмотки. Ущільнення створюється зварюванням фольги.
o Дизайн: перевагою є майже безмежний діапазон розмірів і форматів завдяки відсутності жорсткого сталевого корпусу та компактній конструкції. Зокрема, можливість проектування дуже плоских елементів виділяє технологію літій-полімерних батарей. Такі батареї можуть бути тонше 1 мм.
Це призводить до значної свободи дизайну для кінцевого продукту. Індивідуальні розміри можуть бути реалізовані навіть для невеликих розмірів партії, тоді як простір, зарезервований для батареї, може бути використаний на повну.
o Щільність енергії: щільність енергії цих клітин вища, ніж у інших типів. Відносно загальної ваги літій-полімерні елементи мають дещо вищу щільність енергії, ніж літій-іонні елементи. Як і літій-іонні батареї, їх можна легко з’єднати паралельно, щоб забезпечити більшу ємність.
o Саморозряд: ще однією перевагою LiPo елементів є їх відносно низька швидкість саморозряду.
Проте їх слід захистити від перезаряду, глибокого розряду та екстремальних температур.
o Схвалення: поширення літій-полімерних елементів на ринку підтверджує переваги та визнання цієї технології. Багато клітин на ринку сертифіковані. Перш ніж використовувати конкретну камеру, слід перевірити, чи має вона схвалення та чи є у виробника інструменти, необхідні для виробництва
VTC Power Co.,ltd，Літій-полімерна батарея ，Літій-полімерна батарея ，Літій-полімерна батарея ，Літій-іонні елементи ，Літій-полімерні батареї ，Індивідуальна літієва батарея
