Le batterie ai polimeri di litio differiscono dai sistemi di batterie convenzionali per il tipo di elettrolita utilizzato. Il progetto originale risale agli anni '70 e utilizzava un elettrolita polimerico solido secco. Questo elettrolita assomiglia a una pellicola plastica che non conduce elettricità ma consente lo scambio di ioni (atomi o gruppi di atomi carichi). Gli elettroliti polimerici sostituiscono i tradizionali separatori porosi, riempiti di elettrolita.
Design a polimero secco per facilità di produzione, robustezza, sicurezza e geometria a basso profilo. Con uno spessore delle celle di appena 1 millimetro (0,039 pollici), i progettisti di dispositivi possono dare libero sfogo alla loro immaginazione in termini di forma, geometria e dimensioni.
Purtroppo, i polimeri di litio secchi hanno una scarsa conduttività elettrica. La resistenza interna è troppo elevata per fornire le scariche di corrente necessarie per alimentare i moderni dispositivi di comunicazione e far girare i dischi rigidi dei dispositivi di elaborazione mobile. Riscaldare la batteria a 60 °C (140 °F) o più aumenta la conduttività, un requisito inadatto per le applicazioni portatili.
Per raggiungere un compromesso, è stato aggiunto un elettrolita gelificato. Le batterie commerciali utilizzano membrane separatorie/elettrolitiche realizzate con gli stessi separatori porosi convenzionali in polietilene o polipropilene, riempiti con polimeri che gelificano quando riempiti con un elettrolita liquido. Di conseguenza, le batterie commerciali agli ioni di litio polimeri sono chimicamente e materialmente molto simili alle loro controparti con elettrolita liquido.
I polimeri agli ioni di litio non hanno preso piede così rapidamente come alcuni analisti si aspettavano. I loro vantaggi rispetto ad altri sistemi e i minori costi di produzione non sono ancora stati pienamente sfruttati. L'aumento di capacità non è migliorato: anzi, la capacità era leggermente inferiore a quella di una batteria agli ioni di litio standard. I polimeri agli ioni di litio hanno trovato un vantaggio di mercato nelle geometrie sottilissime, come le batterie per carte di credito e altre applicazioni simili.
I principali vantaggi delle batterie ai polimeri di litio sono i seguenti:
1. La tensione di esercizio di una cella di batteria ai polimeri di litio è pari a 3,6 V~3,8 V, ovvero molto più alta della tensione di 1,2 V delle batterie al nichel-idrogeno e al nichel-cadmio.
2. La batteria ai polimeri di litio ha un'elevata densità di capacità, che è 1,5~2,5 volte o superiore a quella delle batterie Ni-MH o Ni-Cd.
3. L'autoscarica della batteria ai polimeri di litio è minima e anche la perdita di capacità è molto ridotta dopo un lungo periodo di inutilizzo.
4. La batteria ai polimeri di litio ha una lunga durata e il suo ciclo di vita può superare i 500 cicli in condizioni di utilizzo normale.
5. La batteria ai polimeri di litio non ha effetto memoria, quindi non è necessario scaricare la carica residua prima della ricarica, il che è comodo da usare.
6. Buone prestazioni di sicurezza: la batteria ai polimeri di litio adotta una struttura in alluminio-plastica morbida, diversa dall'involucro metallico della batteria a liquido. In caso di pericolo, la batteria a liquido è facilmente esplosiva, mentre la batteria ai polimeri può solo esplodere.
7. Spessore ridotto, possibilità di assemblaggio più sottile: la batteria ai polimeri di litio è ultrasottile e può essere assemblata come una carta di credito. Le normali batterie al litio liquido adottano il metodo di personalizzazione iniziale dell'involucro e di successiva integrazione dei materiali positivi e negativi. Si verifica un collo di bottiglia tecnico quando lo spessore è inferiore a 3 o 6 mm. Questo problema non si verifica per le batterie ai polimeri. Lo spessore può essere inferiore a 1 mm, il che soddisfa i requisiti degli attuali telefoni cellulari.
8. Leggero
Le batterie ai polimeri di litio utilizzano batterie con elettrolita polimerico senza involucro metallico come imballaggio esterno protettivo. Le batterie ai polimeri sono il 40% più leggere delle batterie al litio con involucro in acciaio a parità di capacità e specifiche, e il 20% più leggere delle batterie con involucro in alluminio.
9. Grande capacità
Le batterie ai polimeri di litio hanno una capacità superiore del 10-15% rispetto alle batterie con guscio in acciaio di pari dimensioni e specifiche, e del 5-10% rispetto alle batterie con guscio in alluminio. Utilizzo di batterie ai polimeri.
10. Piccola resistenza interna
La resistenza interna delle celle delle batterie ai polimeri di litio è inferiore a quella delle normali celle liquide. Attualmente, la resistenza interna delle celle polimeriche domestiche può essere inferiore a 35 mΩ, il che riduce notevolmente l'autoconsumo della batteria e prolunga la durata in standby del telefono cellulare. Può raggiungere gli standard internazionali. Questo tipo di batteria ai polimeri di litio, che supporta un'elevata corrente di scarica, è la scelta ideale per i modelli con telecomando ed è diventato il prodotto più promettente per sostituire le batterie NiMH.
11. La forma può essere personalizzata
I produttori non si limitano ai formati standard e possono realizzare batterie su misura a costi contenuti. Le batterie ai polimeri di litio possono aumentare o diminuire lo spessore della cella in base alle esigenze dei clienti e sviluppare nuovi modelli di celle, economici e con un ciclo di apertura dello stampo breve.
12. Buone caratteristiche di scarica
Le batterie ai polimeri di litio utilizzano elettroliti colloidali, che presentano caratteristiche di scarica stabili e una piattaforma di scarica più elevata rispetto agli elettroliti liquidi.
13. Il design della scheda di protezione è semplice
Grazie all'utilizzo di materiali polimerici, le celle delle batterie ai polimeri di litio non prendono fuoco né esplodono e la batteria stessa è sufficientemente sicura. Pertanto, si può considerare la progettazione del circuito di protezione delle batterie ai polimeri di eliminare PTC e fusibili, con conseguente risparmio sui costi della batteria.
Limitazioni delle batterie ai polimeri di litio
1. Rispetto alle batterie agli ioni di litio, la densità energetica è inferiore e il numero di cicli è ridotto.
2. Costoso da produrre.
3. Non esiste una dimensione standard. La maggior parte delle batterie viene prodotta per il mercato consumer ad alto volume.
4. Il rapporto costo/energia è superiore a quello degli ioni di litio
Metodo di manutenzione della batteria ai polimeri di litio
Quando si utilizza la batteria, fare attenzione a non sovraccaricarla o scaricarla eccessivamente, ovvero utilizzare la batteria in modo costante e pianificato, non lasciarla scaricare facilmente e non caricarla continuamente per troppo tempo (in genere, è più indicato entro 8 ore).
Per preservare la carica della batteria ai polimeri di litio, è consigliabile scaricarla completamente ogni mese e ricaricarla una volta, il che aiuterà la batteria a mantenere la carica e ad avere una durata maggiore.
Data di pubblicazione: 06-04-2023
