Litiumpolymerbatterier

På begynnelsen av 90-tallet, da den industrielle bruken av litium-ion-batterier allerede fikk fart, ble de første litiumbatteriene i form av pakker utviklet - litium-polymerbatterier (betegnelsen "Li-Pol" eller "Li-Po").

Dermed har litiumpolymerbatterier blitt en senere versjon litiumionbatterier. Men hvis en flytende elektrolytt brukes i litium-ion-batterier, er dette i litiumpolymer-kolleger allerede en polymersammensetning, i konsistens er det en gel. På grunn av polymerbasen har batterier av denne typen en høyere spesifikk energiintensitet enn andre.

Det er av denne grunn at litium-polymerbatterier i dag er spesielt implementert i mange mobile enheter, der lav vekt er ekstremt viktig (dingser, radiostyrte leker, etc.)

Et typisk litium-polymerbatteri inneholder fire hoveddeler i sin design: en positiv elektrode (anode), en negativ elektrode (katode), en separator og en elektrolytt. En polymer så som en mikroporøs polyetylen- eller polypropylenfilm kan fungere som en separator. Selv om elektrolytten praktisk talt er en væske, er polymerkomponenten i batteriet alltid til stede.

Den positive elektroden kan på sin side deles inn i tre deler: et litiumovergangsmateriale (litiumkoboltoksid eller litiummanganoksid), et ledende tilsetningsstoff og et polymerbindemiddel - polyvinylidenfluorid. Når det gjelder den negative elektroden, inneholder den også tre deler, bare karbon (grafitt) er til stede på den i stedet for oksider.

Prinsippet om drift av et litium-polymerbatteri, så vel som prinsippet om drift av et litium-ion-batteri, er basert på den reversible inkorporering (innkalking og avkalking) av litiumioner i materialet til positive og negative elektroder, mens elektrolytten fungerer som et ledende medium for litiumioner, og en mikroporøs separator er nødvendig her for å forhindre at motsatte elektroder berører hverandre.

Separatoren eliminerer således migrasjonen av partikler i selve elektrodene, og passerer bare litiumioner. I utladet tilstand er spenningen mellom elektrodene i området fra 2,7 til 3 volt, og i ladet tilstand når den 4,2 volt (for et litium-koboltoksidbatteri). For litiumjernfosfat (en type litiumionbatteri) vil disse verdiene være forskjellige - fra 1,8 til 2,0 volt i utladet tilstand og fra 3,6 til 3,8 volt i ladet tilstand.

For hvert batteri er de karakteristiske verdiene for driftsspenningene angitt i dokumentasjonen, i tillegg må hvert batteri være utstyrt med en beskyttelseskrets som ikke tillater spenningen å overskride det tillatte området. Hvis cellene samles i batterier etter at de er koblet i serie, er det nødvendig å ha en balanseringskontroller som vil holde ladningen til hver celle på et akseptabelt nivå.

Litium-polymerbatterier skiller seg tradisjonelt fra vanlige litium-ion-batterier i en fleksibel snarere enn en stiv ramme. Som et resultat viser det seg at cellen ikke bare er 20% lettere, men har også en enorm fordel, som er muligheten til å produsere batterier med nesten hvilken som helst ønsket form (for bærbare datamaskiner, nettbrett og andre mobile enheter er dette ekstremt viktig). I tillegg er nivået på selvutladning av litium-polymerbatterier bare ca. 5% per måned.

Til slutt skal det bemerkes antall driftssykluser, som for litium-polymerbatterier når 900. Og ved utladningsstrømmer på 2C (det dobbelte av den nominelle kapasiteten), reduseres kapasiteten til husholdningsbatterier av denne typen bare med 20% over hele levetiden.For spesielle bruksområder, med atypisk store driftsstrømmer, utvikles spesielle litium-polymerbatterier som trygt kan overføre strømmer til belastningen i en størrelsesorden større enn den nominelle verdien.