Литий-полимерный аккумулятор — это наиболее распространенная аккумуляторная технология, которую мы используем каждый день. Но знаете ли вы принцип работы и конструкцию литий-полимерных аккумуляторов?
Принцип работы и конструкция литий-полимерных аккумуляторов идентичны литий-ионным. Эти батареи работают по принципу деинтеркаляции и интеркаляции ионов лития из материалов положительного электрода в материалы отрицательного электрода. Давайте сначала рассмотрим процесс производства литий-полимерных батарей.
Сэндвич-ячейки (рис. 2) состоят из графитового электрода (отрицательного), электрода из оксида лития (положительного) и сепараторного слоя. Оксид металлического лития основан на соединениях оксидов марганца, никеля или кобальта или их смеси.
В некоторых элементах с более низким уровнем напряжения в качестве альтернативы используется фосфат железа в виде литий-железофосфатных элементов. Состав влияет на свойства аккумулятора и варьируется в зависимости от производителя и класса качества.
Рис. 2. Базовая конструкция литий-ионных аккумуляторов. Схема: © Университет Зигена
Важные критерии, отличающие литий-полимерные аккумуляторы от других типов элементов:
oЛитий-ионные элементы имеют фиксированный корпус из нержавеющей стали или алюминия. Корпус обычно имеет цилиндрическую форму («круглые ячейки»). Однако встречаются и прямоугольные формы.
Недостатки: относительно высокие затраты на инструмент для изготовления корпуса; ограниченные размеры.
Преимущества: прочный, механически прочный корпус, благодаря которому батарею трудно повредить. Процесс лазерной сварки герметизирует клетки.
Литий-полимерные элементы, также известные как мягкие или пакетные элементы, имеют тонкий и несколько «мягкий» корпус, похожий на пакет, изготовленный из алюминиевой фольги глубокой вытяжки. Корпус, в основном призматический, можно изготовить проще и дешевле, чем твердые корпуса литий-ионных элементов. Другие компоненты в виде тонкослойной фольги (< 100 мкм) также могут производиться серийно при относительно низких затратах.
Ячейки легкие, тонкие и могут быть изготовлены в широком диапазоне форм и размеров. Могут быть достигнуты как большие форматы, так и высота менее 1 мм. Однако клетки требуют осторожного механического обращения.
Фольга корпуса покрыта с обеих сторон пластиком. Внутри: полиолефины, устойчивые к клеточным компонентам. Снаружи: полиамид, устойчивый к внешней среде. Этот водонепроницаемый ламинат сварен и окружает элемент, содержащий катод, анод и сепаратор.
Критическим моментом было выполнение дефлектора в районе террасы. Дополнительная фольга, приваренная к дефлектору, повышает герметизацию в этом месте сварки «корпуса».
o Набор электродов: В литий-полимерных батареях набор электродов состоит из вещества на основе углерода (графит + добавки), наклеенного на металлическую подложку. Катод состоит из трехмерных литированных оксидов кобальта или смешанных оксидов никеля/марганца/кобальта (NMC), также наклеенных на металлическую подложку. На обоих электродах имеются дефлекторы. Они наматываются на сердечник вместе с сепаратором, обычно из трехслойного полиолефина. Сердечник обычно состоит из плоского штыря, образующего прямоугольную обмотку. Обмотка находится на дне мешочка из фольги, которая частично сложена и наложена поверх обмотки. Печать создается путем сварки фольги.
o Дизайн: Преимуществом является практически безграничный диапазон размеров и форматов благодаря отсутствию жесткого стального корпуса и компактной конструкции. В частности, возможность создания очень плоских элементов отличает технологию литий-полимерных аккумуляторов. Такие батареи могут быть тоньше 1 мм.
Это приводит к значительной свободе проектирования конечного продукта. Индивидуальные размеры могут быть реализованы даже для небольших партий, а пространство, отведенное для батареи, может быть использовано в полной мере.
o Плотность энергии: Плотность энергии этих клеток выше, чем у других типов. По отношению к общему весу литий-полимерные элементы имеют немного более высокую плотность энергии, чем литий-ионные. Как и литий-ионные аккумуляторы, их можно легко соединить параллельно, чтобы обеспечить большую емкость.
o Саморазряд. Еще одним преимуществом LiPo-элементов является их относительно низкая скорость саморазряда.
Тем не менее, их следует защищать от перезарядки, глубокой разрядки и экстремальных температур.
o Одобрение: Распространение литий-полимерных элементов на рынке подтверждает преимущества и признание этой технологии. Многие элементы, представленные на рынке, сертифицированы. Прежде чем использовать конкретную ячейку, следует проверить, имеет ли она одобрение и имеет ли производитель необходимые для производства инструменты.
VTC Power Co.,ltd，Литий-полимерная батарея ， Литий-полимерная батарея ，литий-полимерный аккумулятор ，Литий-ионные элементы ， Литий-полимерные батареи ，литиевая батарея по индивидуальному заказу
