Литий-полимерные аккумуляторы отличаются от традиционных аккумуляторных систем типом используемого электролита. Первоначальная конструкция датируется 1970-ми годами и использовала сухой твёрдый полимерный электролит. Этот электролит напоминает пластиковую плёнку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (заряженными атомами или группами атомов). Полимерные электролиты заменяют традиционные пористые сепараторы, заполненные электролитом.
Конструкция из сухого полимера обеспечивает простоту производства, прочность, безопасность и компактность. Толщина ячеек всего 1 миллиметр (0,039 дюйма) позволяет разработчикам устройств давать волю фантазии в выборе формы, размера и дизайна.
К сожалению, сухие литий-полимерные аккумуляторы обладают плохой электропроводностью. Внутреннее сопротивление слишком велико для обеспечения импульсов тока, необходимых для питания современных коммуникационных устройств и вращения жёстких дисков мобильных компьютеров. Нагрев аккумулятора до 60°C (140°F) и выше увеличивает электропроводность, что недопустимо для портативных устройств.
В качестве компромисса было добавлено некоторое количество гелеобразного электролита. В коммерческих аккумуляторах используются разделительные/электролитные мембраны, изготовленные из тех же обычных пористых полиэтиленовых или полипропиленовых сепараторов, заполненных полимерами, которые превращаются в гель при заполнении жидким электролитом. В результате коммерческие литий-ионные полимерные аккумуляторы по химическому составу и материалу очень похожи на свои аналоги с жидким электролитом.
Литий-ионные полимеры не завоевали популярность так быстро, как ожидали некоторые аналитики. Их преимущества перед другими системами и более низкая стоимость производства пока не были реализованы. Увеличение ёмкости не привело к увеличению — фактически, она оказалась немного меньше, чем у стандартного литий-ионного аккумулятора. Литий-ионные полимеры нашли рыночное преимущество в области тончайших пластин, таких как аккумуляторы для кредитных карт и других подобных применений.
Основные преимущества литий-полимерных аккумуляторов:
1. Рабочее напряжение литий-полимерного аккумулятора достигает 3,6–3,8 В, что значительно выше напряжения 1,2 В никель-водородных и никель-кадмиевых аккумуляторов.
2. Литий-полимерный аккумулятор имеет большую плотность емкости, которая в 1,5–2,5 раза выше, чем у Ni-MH или Ni-Cd аккумуляторов.
3. Саморазряд литий-полимерного аккумулятора невелик, а потеря его емкости после длительного хранения также очень мала.
4. Литий-полимерный аккумулятор имеет длительный срок службы, а его цикличность может достигать более 500 раз при нормальном использовании.
5. Литий-полимерный аккумулятор не имеет эффекта памяти, поэтому перед зарядкой не нужно разряжать оставшийся заряд, что удобно в использовании.
6. Высокая безопасность: корпус литий-полимерного аккумулятора изготовлен из мягкого алюминиево-пластикового сплава, что отличается от металлического корпуса жидкостного аккумулятора. При возникновении опасности жидкостный аккумулятор легко взрывается, в то время как полимерный аккумулятор взрывается лишь в крайнем случае.
7. Малая толщина, возможность изготовления ещё тоньше: литий-полимерный аккумулятор сверхтонкий, и его можно собрать в кредитную карту. В обычных жидкостных литий-ионных аккумуляторах сначала изготавливается корпус, а затем устанавливаются материалы на положительный и отрицательный полюса. При толщине менее 3 или 6 мм возникают технические трудности. Для полимерных аккумуляторов эта проблема отсутствует. Толщина может составлять менее 1 мм, что соответствует современным требованиям к мобильным телефонам.
8. Легкий вес
Литий-полимерные аккумуляторы используют полимерный электролит без металлического корпуса в качестве защитной внешней упаковки. Полимерные аккумуляторы на 40% легче литиевых аккумуляторов в стальном корпусе с той же ёмкостью и характеристиками, и на 20% легче аккумуляторов в алюминиевом корпусе.
9. Большая вместимость
Литий-полимерные аккумуляторы имеют ёмкость на 10–15% выше, чем аккумуляторы со стальным корпусом того же размера и характеристик, и на 5–10% выше, чем аккумуляторы с алюминиевым корпусом. Использование полимерных аккумуляторов.
10. Малое внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление литий-полимерных аккумуляторов меньше, чем у обычных жидкостных. В настоящее время внутреннее сопротивление отечественных полимерных аккумуляторов может составлять менее 35 мОм, что значительно снижает потребление энергии и продлевает время работы мобильного телефона в режиме ожидания. Соответствует международным стандартам. Этот тип литий-полимерных аккумуляторов, поддерживающих большой ток разряда, идеально подходит для моделей с дистанционным управлением и стал наиболее перспективным продуктом для замены никель-металлгидридных аккумуляторов.
11. Форму можно изменить по желанию.
Производители не ограничены стандартными форм-факторами и могут изготавливать аккумуляторы по индивидуальным размерам, что экономически выгодно. Толщина литий-полимерных аккумуляторов может быть увеличена или уменьшена в соответствии с потребностями клиентов, а также разрабатываются новые модели аккумуляторов, отличающиеся низкой стоимостью и коротким циклом открытия формы. Ёмкость аккумулятора.
12. Хорошие разрядные характеристики
В литий-полимерных аккумуляторах используются коллоидные электролиты, которые имеют стабильные разрядные характеристики и более высокую разрядную платформу, чем жидкие электролиты.
13. Конструкция защитной платы проста.
Благодаря использованию полимерных материалов, элементы литий-полимерных аккумуляторов не воспламеняются и не взрываются, а сами аккумуляторы достаточно безопасны. Поэтому в схемах защиты полимерных аккумуляторов можно исключить терморезисторы (PTC) и предохранители, что позволяет снизить стоимость аккумуляторов.
Ограничения литий-полимерных аккумуляторов
1. По сравнению с литий-ионными аккумуляторами плотность энергии ниже, а количество циклов сокращено.
2. Дороговизна производства.
3. Стандартного размера не существует. Большинство аккумуляторов производятся для массового потребительского рынка.
4. Соотношение цена/энергия выше, чем у литий-ионных аккумуляторов.
Метод обслуживания литий-полимерных аккумуляторов
При использовании аккумулятора старайтесь не допускать его чрезмерной зарядки или разрядки, то есть используйте аккумулятор равномерно и планомерно, не допускайте его быстрой разрядки и не заряжайте его непрерывно слишком долго (обычно в течение 8 часов).
Если вы хотите сохранить мощность литий-полимерного аккумулятора, лучше всего полностью разряжать его каждый месяц, а затем один раз заряжать — это поможет аккумулятору сохранить мощность и продлить срок его службы.
Время публикации: 06.04.2023
