Kako da napunim i pravilno koristim litijum-polimersku bateriju?

Sve više litijum-polimerskih baterija se koristi u modernim uređajima. Ova vrsta baterija je nedavno prisutna. Njihov dizajn i korišćeni materijali postepeno se poboljšavaju. Li─Pol baterije se mogu naći u tabletima, nekim modelima pametnih telefona i laptopa. Također se široko koriste u igračkama i radio kontroliranim modelima. Postavlja nam se dosta pitanja o tome kako napuniti takve baterije. Ovo je već spomenuto u nekim člancima. Pošto je ova tema veoma tražena, odlučili smo da je stavimo u posebnu napomenu.

Kako pravilno puniti i koristiti Li─Pol baterije?

Sada direktno o načinu punjenja litijum-polimerskih baterija i njihovom ispravnom radu. Prvo morate shvatiti da litijum-polimerska baterija mora imati napon u određenim granicama za cijeli vijek trajanja. Ove granice su u većini slučajeva od 2,7 do 4,2 volta. Ove vrijednosti odgovaraju minimalnoj i maksimalnoj naplati.

Također je vrijedno razumjeti da je kapacitet baterije količina pohranjene energije koju odustaje kada se potpuno isprazni od 100% napunjenosti. Često ove baterije imaju gornji prag napona ograničen na 4,1 V. Ovo neznatno smanjuje kapacitet, ali produžava vijek trajanja baterije. Zaista, za Li─Pol baterije, granična stanja (puno punjenje i pražnjenje) su štetna. To je zbog činjenice da su u ovom stanju litijevi ioni maksimalno ugrađeni u kristalnu rešetku katode ili anode. Biti u takvim graničnim stanjima, čak i na kratko, negativno utječe na njegov vijek trajanja.

Dakle, možete postići maksimalni vijek trajanja litijum-polimerske baterije održavajući njen nivo napunjenosti na 40-60 posto. Često punjive baterije na tržištu imaju približno ovaj nivo napunjenosti. Ove granice može kontrolirati sam korisnik, a minimalno i maksimalno punjenje baterije kontrolira posebna ploča. Zove se kontroler punjenja-pražnjenja.

Korisnicima se može savjetovati da pune bateriju bez čekanja na potpuno pražnjenje. Takođe, nemojte ga puniti "do oka". Pri 80% napunjenosti sasvim je moguće odspojiti ga s adaptera. Ostaje samo dodati da se u elektronici (tableti, laptopi, pametni telefoni) rad upravljačke ploče često nadopunjuje strujnim krugom u samom uređaju.

Šta korisnici moraju imati na umu prilikom punjenja baterije?

Za korisnika možete navesti nekoliko jednostavnih pravila kada koristite Li─Pol baterije:

• Nemojte dozvoliti da vam se baterija isprazni na minimum. Posebno se ne preporučuje čekanje dok se telefon, tablet i sl. ne isključe.Ako se to dogodi, odmah stavite bateriju na punjenje;
• Nemojte se plašiti čestih dopuna. Odnosno, koristite utičnicu kad god vam je potrebna. Ako litijumska baterija nije do kraja napunjena, često punjenje joj neće naštetiti. Možete, na primjer, koristiti laptop za punjenje telefona. Da biste to učinili, jednostavno ga priključite u USB port. Možete i malo napuniti bateriju iz upaljača za cigarete u autu, ako postoji odgovarajući adapter. I u redu je ako ne napunite bateriju do kraja. Naprotiv, to je najbolji način rada za Li─Pol baterije;
• Može doći do prekomjernog punjenja baterije čak i tokom normalnog rada kontrolera. Razlog tome može biti porast temperature. Na primjer, baterija je potpuno napunjena i kontroler je isključio bateriju iz punjenja. Ako nastavite da punite svoj uređaj, on se može malo zagrijati. U skladu s tim, baterija će se također zagrijati. Zajedno sa temperaturom raste i napunjenost baterije. I to ne doprinosi povećanju vijeka trajanja litijum-polimerske baterije;
• U idealnom slučaju, Li─Pol baterija bi trebala biti napunjena do 50 posto. Ovo je teško u stvarnom životu. Ali održavanje punjenja u rasponu od 30-80 posto je sasvim realno.

Postavljate pitanje: "Šta odabrati: Li-Ion ili Li-Po bateriju?" Detaljno ćemo vam reći koja je razlika između ove dvije vrste baterija.

Kao što svi znamo, snaga prijenosnog punjača u velikoj mjeri ovisi o kvaliteti baterija unutar uređaja. Na modernom tržištu postoje dvije vrste baterija koje se koriste za proizvodnju prijenosnih punjača: Li-Ion i Li-Po baterijske ćelije.

Li-Ion ili Li-Po: u čemu je razlika i šta odabrati

Za informaciju korisnika, jedno od često postavljanih pitanja vezanih za prijenosne punjače je: koja je razlika između Li-Ion i Li-Po baterija, te koja je bolja. Hajde da to shvatimo.

Šta su Li-Ion i Li-Po?

Li-Ion je skraćenica od litijum jona, a Li-Po je za litijum polimer. Završeci "jonski" i "polimerni" su indikacije katode. Litijum-polimerska baterija se sastoji od polimerne katode i čvrstog elektrolita, dok se litijum-jonska baterija sastoji od ugljenika i tekućeg elektrolita. Obje baterije su punjive i tada, u jednom ili drugom smislu, obje obavljaju istu funkciju. Općenito, litijum-jonske baterije su starije od litijum-polimerskih, ali su i dalje rasprostranjene zbog niske cijene i niskog održavanja. Litijum-polimerske baterije se smatraju naprednijim, sa poboljšanim karakteristikama, obezbeđujući viši nivo sigurnosti, stoga su takve baterije skuplje od litijum-jonskih baterija.

Postoji mnogo konfiguracija za Li-Ion baterije. Najčešće litijum-jonske baterije za prenosne punjače su 18650 baterije prečnika 18 mm i dužine 65 mm, gde 0 označava cilindričnu konfiguraciju. Više od 60% prijenosnih punjača napravljeno je od baterijskih ćelija 18650. Veličina i težina takvih ćelija mogu se lako koristiti u mnogim elektroničkim uređajima. Tehnologije proizvodnje također ne miruju.

Kako potražnja za lakšim i kompaktnijim prijenosnim punjačima sve više raste među kupcima, ograničenja koja nose litijum-jonske baterije postaju sve očiglednija. Stoga se proizvođači kreću ka izradi lakših, ravnijih modularnih litijum-polimerskih baterija za nove prijenosne punjače. Štaviše, litijum-polimerske baterije nisu toliko osetljive na eksploziju, pa stoga prenosivi punjači više ne moraju da budu ugrađeni u zaštitni sloj, dok većina litijum-jonskih 18650 baterija treba da se instalira samo sa zaštitnim slojem.

Hajde da sumiramo razlike između litijum jona i litijum polimera u obliku tabele.

Ključne karakteristike	Li-Ion	Li-Po
Gustoća energije	Visoko	Niska, sa manje ciklusa u poređenju sa Li-Ion
Svestranost	Nisko	Visoko, proizvođači nisu vezani za standardni format ćelije
Težina	Nešto teže	Pluća
Kapacitet	Ispod	Ista zapremina Li-Po baterije, skoro duplo većeg kapaciteta od Li-Ion
Životni ciklus	Veliki	Veliki
Opasnost od eksplozije	Više	Bolji sigurnosni dizajn smanjuje rizik od prekomjernog punjenja, kao i od curenja elektrolita
Vrijeme punjenja	Nešto duže	kraće
Nosite	Svaki mjesec gubi manje od 0,1% svoje djelotvornosti	Sporije od Li-Ion baterija
Cijena	Jeftinije	Skuplje

Nakon što ste ispitali sve prednosti, nedostatke i karakteristike ove dvije vrste baterija, možete se uvjeriti da između njih nema jake konkurencije. Iako su litijum-jonske baterije tanje i uglađenije, litijum-jonske baterije imaju veću gustoću energije i mnogo su jeftinije za proizvodnju.

Stoga ne obraćajte previše pažnje na vrstu baterije, samo odaberite brendirani prijenosni punjač koji odgovara vašim potrebama. Uostalom, u ove baterije se dodaju mnoge hemikalije, pa ostaje da se vidi koje će duže trajati.

Baterije: Li-ion, Li-Pol, Li-ion-pol i pravila za njihov rad

Malo istorije i teorije:

Prvi eksperimenti za stvaranje litijumskih baterija počeo u 1912 godine, ali samo šest decenija kasnije, početkom 70-ih, prvi put su se pojavili u kućnim uređajima. Štaviše, naglašavam, upravo su to bile baterije. Kasniji pokušaji razvoja litijumskih baterija (punjivih baterija) bili su neuspješni zbog problema nastalih u osiguravanju njihovog sigurnog rada.

Litijum je najlakši od svih metala, ima najveći elektrohemijski potencijal i pruža najveću gustoću energije. Baterije koje koriste litijumske metalne elektrode sposobne su da obezbede i visok napon i vrhunski kapacitet. Ali kao rezultat brojnih studija iz 80-ih, otkriveno je da ciklusi (punjenje-pražnjenje) litijumskih baterija dovodi do promjena na litijumskoj elektrodi, smanjujući termičku stabilnost i uzrokujući mogućnost da termičko stanje izmiče kontroli. Kada se to dogodi, temperatura ćelije se brzo približava tački topljenja litijuma i dolazi do burne reakcije sa paljenjem nastalih gasova. Na primjer, veliki broj litijumskih baterija za mobilne telefone isporučenih u Japan 1991. godine povučen je nakon nekoliko incidenata požara i opekotina.

Zbog nestabilnosti svojstvene litijumu, istraživači su svoj pogled usmjerili prema nemetalnim litijumskim baterijama na bazi litijum jona. Nakon što su istovremeno malo izgubili u gustoći energije i poduzeli neke mjere opreza prilikom punjenja i pražnjenja, dobili su sigurnije tzv. Li-ion baterije.

Gustoća energije Li-ion baterija je obično dvostruko veća od standardne NiCd, a u budućnosti se, uz korištenje novih aktivnih materijala, očekuje njeno povećanje i postizanje trostruke superiornosti u odnosu na NiCd. Osim velikog kapaciteta, Li-ion baterije se, kada se isprazne, ponašaju slično kao NiCd (karakteristike pražnjenja su im slične po obliku, a razlikuju se samo po naponu).

Danas postoji mnogo varijanti Li-ion baterija., a o prednostima i nedostacima jedne ili druge vrste možete pričati dugo, ali sa stanovišta potrošača nije ih moguće razlikovati po izgledu. Stoga bilježimo samo one prednosti i nedostatke koji su svojstveni svim vrstama i razmatramo razloge koji su uzrokovali rođenje litijum-polimerskih baterija.

Glavne prednosti:

• Velika gustoća energije i, kao rezultat, veliki kapacitet sa istim dimenzijama u poređenju sa baterijama na bazi nikla.
• Nisko samopražnjenje.
• Visok napon jedne ćelije (3,6 V naspram 1,2 V za NiCd i NiMH), što pojednostavljuje konstrukciju, a često se baterija sastoji od samo jedne ćelije. Mnogi proizvođači danas se rukovode upotrebom takve jedne ćelijske baterije za mobilne telefone (sjetite se Nokie). Međutim, da bi se obezbijedila ista snaga, mora se isporučiti veća struja. A to zahtijeva osiguranje niskog unutrašnjeg otpora elementa.
• Niski troškovi održavanja (pokretanja) jer nema efekta memorije i nisu potrebni periodični ciklusi pražnjenja za obnavljanje kapaciteta.

I nedostaci:

• Baterija zahtijeva ugrađeno zaštitno kolo (što dovodi do dodatnog povećanja njegove cijene), koje ograničava maksimalni napon na svakoj baterijskoj ćeliji tokom punjenja i sprečava da napon ćelije padne prenizak tokom pražnjenja. Osim toga, ograničava maksimalne struje punjenja i pražnjenja i kontrolira temperaturu ćelije. Kao rezultat toga, mogućnost metalizacije litijuma je praktično isključena.
• Baterija je podložna starenju, čak i kada se ne koristi i samo leži na polici. Proces starenja je uobičajen u većini Li-ion baterija. Iz očiglednih razloga, proizvođači šute o ovom problemu. Blago smanjenje kapaciteta primjetno je nakon godinu dana, bez obzira da li je baterija bila u upotrebi ili ne. Nakon dvije ili tri godine često postaje neupotrebljiv. Međutim, baterije drugih elektrohemijskih sistema takođe imaju promene vezane za starenje sa pogoršanjem njihovih parametara (ovo posebno važi za NiMH izložene visokim temperaturama okoline). Da biste smanjili proces starenja, bateriju, napunjenu do oko 40% nominalnog kapaciteta, čuvajte na hladnom mestu, odvojeno od telefona.
• Viša cijena u odnosu na NiCd baterije.

Tehnologija Li-ion baterija se stalno poboljšava. Ažurira se otprilike svakih šest mjeseci i postaje teško procijeniti koliko dobro rade nove baterije nakon dugotrajnog skladištenja.

Jednom rečju, svi su dobri Li-ion baterija, ali postoje neki sigurnosni problemi i visoka cijena. Pokušaji rješavanja ovih problema doveli su do pojave litijum-polimera (Li-pol ili Li-polimer) baterije.

Njihova glavna razlika od Li-ion leži u samom nazivu i sastoji se od vrste upotrijebljenog elektrolita. Korišten je suhi čvrsti polimerni elektrolit, sličan plastičnoj foliji i koji ne provodi električnu struju, ali omogućava razmjenu jona (električno nabijenih atoma ili grupa atoma). Polimerni elektrolit učinkovito zamjenjuje tradicionalni porozni separator impregniran elektrolitom koji se koristi u litijum-jonskim baterijama.

Ovaj dizajn pojednostavljuje proces proizvodnje, sigurniji je i omogućava proizvodnju tankih baterija slobodnog oblika. Osim toga, nema opasnosti od paljenja jer nema tečnog ili gel elektrolita. Sa debljinom elementa od oko jednog milimetra, programeri opreme slobodni su da biraju oblik, oblik i veličinu, sve do tačke uvođenja u fragmente odjeće.

Ali do sada, nažalost, suhe Li-polimer baterije imaju nedovoljnu električnu provodljivost na sobnoj temperaturi. Njihov unutrašnji otpor je previsok i ne može da obezbedi količinu struje koja je potrebna za moderne komunikacione uređaje i napajanje čvrstih diskova laptop računara. U isto vrijeme, kada se zagrije na 60 ° C ili više, električna provodljivost se povećava na prihvatljivu razinu, ali to nije prikladno za masovnu upotrebu.

Pitate se kako je, Li-polimer baterije se na tržištu prodaju uveliko, proizvođači njima opremaju telefone i računare, a mi ovdje kažemo da još nisu spremne za komercijalnu upotrebu. Sve je vrlo jednostavno. U ovom slučaju govorimo o baterijama koje nisu sa suhim čvrstim elektrolitom. Kako bi se povećala električna provodljivost malih Li-polimer baterija, dodaje im se nešto gel elektrolita. Većina Li-polimer baterija koje se danas koriste za mobilne telefone su zapravo hibridi jer sadrže elektrolit sličan gelu. Zovu se litijum-jonski polimeri. Ali većina proizvođača, u promotivne i marketinške svrhe, jednostavno ih označava kao Li-polimer.

Prije svega, koja je razlika između Li-ion i Li-polimer baterije sa dodatkom gel elektrolita? Iako su karakteristike i efikasnost oba sistema vrlo slične, jedinstvenost Li-ion polimer (možete je čak i tako nazvati) baterije je u tome što i dalje koristi čvrsti elektrolit, koji zamjenjuje porozni separator. Gel elektrolit se dodaje samo radi povećanja jonske provodljivosti.

Svi moderni telefoni, pametni telefoni i PDA uređaji opremljeni su litijumskim baterijama: litijum-jonskim ili litijum-polimerskim, tako da ćemo u budućnosti govoriti o njima. Takve baterije imaju izuzetan kapacitet i vijek trajanja, ali zahtijevaju vrlo striktno pridržavanje određenih pravila rada.

Ova pravila se mogu podijeliti u dvije grupe:

• Neovisno o korisniku
• Zavisan od korisnika.

V prvi Grupa uključuje osnovna pravila za punjenje i pražnjenje baterija, kojima upravlja uređaj (kontroler) ugrađen u bateriju, a ponekad i dodatni kontroler koji se nalazi u samom uređaju. Ova pravila su jednostavna:

• Baterija mora biti u stanju tokom cijelog vijeka trajanja u kojem njen napon ne prelazi 4,2 volta i ne pada ispod 2,7 volta. Ovi naponi su pokazatelji maksimalnog (100%) i minimalnog (0%) punjenja, respektivno. Gornji minimalni napon se odnosi na baterije sa koksnim elektrodama, međutim većina modernih baterija ima grafitne elektrode. Za njih je minimalni napon 3 volta.
• Količina energije koju daje baterija kada se njeno punjenje promijeni sa 100% na 0% je njen kapacitet. Neki proizvođači ograničavaju maksimalni napon na 4,1 volta, dok baterija traje duže, ali je njen kapacitet smanjen za oko 10%. Takođe, ponekad se donji prag podigne na 3,0-3,3 volta, u zavisnosti od materijala elektroda, sa istim posledicama.
• Trajanje baterije je najveće pri približno 45 posto napunjenosti, a kako se nivo napunjenosti povećava ili smanjuje, trajanje baterije se smanjuje. Ako je punjenje u granicama koje daje kontroler baterije (vidi gore), promjena u trajnosti nije značajna.
• Ako, zbog okolnosti, napon na bateriji prijeđe gore navedene granice, čak i za kratko vrijeme, njen vijek trajanja se dramatično smanjuje. Ova stanja se nazivaju prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje i vrlo su opasna za bateriju.

Kontroleri baterija dizajnirani za različite uređaje, ako su (kontroleri) izrađeni kvalitetno, nikada ne dozvoljavaju da napon na bateriji tokom punjenja pređe 4,2 volta, ali, ovisno o namjeni baterije, mogu ograničiti minimalni napon prilikom pražnjenja na različite načine. Dakle, u bateriji dizajniranoj za, recimo, odvijač ili motor nekog modela automobila, minimalni napon će vjerovatno biti zaista minimalno prihvatljiv, a za PDA ili pametni telefon - veći, jer je minimalni napon od 2,7-3,0 volti možda jednostavno neće biti dovoljno za elektronski uređaj. Stoga, u složenim uređajima kao što su telefoni, PDA uređaji itd. rad kontrolera ugrađenog u samu bateriju upotpunjen je kontrolerom u samom uređaju.

Razgovarajmo o procesu punjenja litijumskih baterija. Punjač za bilo koju litijumsku bateriju je izvor konstantnog napona od 5 volti koji je sposoban da isporuči struju koja je približno 0,5-1,0 kapaciteta baterije za punjenje. Dakle, ako je kapacitet baterije 1000 mA h, punjač mora osigurati struju punjenja od najmanje 500 mA, a nominalno - 1 amper.

Postoji nekoliko načina punjenja za litijumske baterije.

Počnimo sa standardnim Sony modom. Ovaj način rada zahtijeva dugo vrijeme punjenja, složen kontroler, ali pruža najpotpunije punjenje baterije.

U prvoj fazi punjenja, koja traje otprilike 1 sat, baterija se puni konstantnom strujom sve dok napon baterije ne dostigne 4,2 volta. Nakon toga počinje druga faza, koja također traje oko sat vremena, tokom koje kontroler, održavajući napon na bateriji na tačno 4,2 volta, postepeno smanjuje struju punjenja. Kada se struja punjenja smanji na određenu vrijednost (oko 0,2 kapaciteta baterije), počinje treća faza punjenja tokom koje se struja punjenja nastavlja smanjivati, a napon na terminalima baterije ostaje na istom nivou - 4,2 volta. Treća faza, za razliku od prve dvije, ima strogo definirano trajanje koje određuje tajmer ugrađen u kontroler - 1 sat. Nakon treće faze, kontroler potpuno odvaja bateriju od punjača.

Stanje napunjenosti baterije na kraju prve faze je 70%, na kraju druge - 90%, a na kraju treće - 100%.

Mnoge kompanije, u želji da smanje troškove svojih uređaja, koriste pojednostavljene načine punjenja baterije, na primjer, zaustavljanje punjenja kada napon na bateriji dosegne 4,2 volta, odnosno koristeći samo prvu fazu punjenja. U ovom slučaju baterija se puni brzo, ali, nažalost, samo do 70% svog stvarnog kapaciteta. Nije teško utvrditi da vaš uređaj ima upravo tako pojednostavljeni kontroler - potrebno je oko 3 sata da se potpuno napuni, ni manje ni više.

U drugu grupu uključuje pravila rada na koja možemo utjecati, čime se značajno povećava ili smanjuje vijek trajanja baterije. Ova pravila su sljedeća:

• morate pokušati da ne dovedete bateriju do minimalnog napunjenosti i, štoviše, do stanja u kojem se mašina sama isključuje, pa, ako se to dogodi, tada morate napuniti bateriju što je prije moguće.
• nema potrebe da se plašite čestih punjenja, uključujući i ona delimična, kada se ne postigne potpuno punjenje - to ne šteti bateriji.

za razliku od mišljenja mnogih korisnika, prekomjerno punjenje šteti litijumskim baterijama ne manje, nego čak i više od dubokog pražnjenja. Kontroler, naravno, ograničava maksimalnu razinu punjenja, ali postoji jedna suptilnost. Dobro je poznato da kapacitet baterije zavisi od temperature. Dakle, ako smo, na primjer, napunili bateriju na sobnoj temperaturi i dobili 100% napunjenosti, onda kada izađemo na hladno i mašina se ohladi, stanje napunjenosti baterije može pasti na 80% i niže. Ali može biti i suprotna situacija. Baterija koja je na sobnoj temperaturi napunjena do 100%, kada se malo zagreje, napuniće se recimo do 105%, a to je za nju veoma, veoma nepovoljno. Takve situacije se dešavaju kada koristite pisaću mašinu, dugo vrijeme nalazi u kolevci. Tokom rada temperatura uređaja, a samim tim i baterije raste, ali punjenje je već puno...

S tim u vezi, pravilo kaže: ako trebate raditi u postolju, prvo odspojite mašinu sa punjača, poradite na njoj, a kada dođe do "borbenog" temperaturnog režima, priključite punjač.

Inače, ovo pravilo važi i za vlasnike laptopa i drugih uređaja.

Idealni uslovi za dugotrajno skladištenje baterije- ovo je boravak izvan uređaja sa napunjenošću od oko 50%. Ispravna baterija ne zahtijeva brigu o sebi mjesecima (oko šest mjeseci).

I za kraj još neke informacije.

• - Suprotno uvriježenom mišljenju, litijumske baterije, za razliku od niklovanih, nemaju gotovo nikakav "memorijski efekat", pa takozvano "trening" nove litijumske baterije nema smisla. Da biste se smirili, dovoljno je jednom ili dvaput potpuno napuniti i isprazniti novu bateriju. Ovo je potrebno za kalibraciju opcionog kontrolera.
• - Vlasnici uređaja znaju da se baterija može puniti i putem punjača i preko USB-a. U isto vrijeme, nemogućnost punjenja sa USB-a često je zbunjujuća. Činjenica je da prema "zakonu" USB kontroler mora opskrbljivati ​​periferne uređaje koji su na njega povezani strujom od oko 500 mA. Međutim, postoje situacije kada ili sam kontroler ne može dati takvu struju, ili je uređaj spojen na USB kontroler, na kojem već visi neka periferija koja troši dio energije. Dakle, nema dovoljno struje za punjenje, posebno ako je baterija previše ispražnjena.
• - Litijumske baterije NE VOLJU SMRZAVANJE. Uvijek pokušajte izbjeći korištenje mašine za šišanje na ekstremnoj hladnoći - zanosite se i bateriju ćete morati zamijeniti. Naravno, ako izvadite mašinu iz toplog unutrašnjeg džepa jakne i napravite par bilješki ili poziva, a zatim vratite životinju, neće biti problema.
• - Praksa pokazuje da litijumske baterije (ne samo akumulatori) smanjuju svoj kapacitet sa smanjenjem atmosferskog pritiska (u brdima, u avionu). To ne šteti baterijama, ali toga morate biti svjesni.
• - Dešava se da se nakon kupovine baterije povećanog kapaciteta (recimo 2200 mA h umjesto standardnih 1100 mA h), nakon par dana korištenja nove baterije, mašina počne čudno ponašati: visi, gasi se, baterija se čini da se puni, ali nekako čudno itd. Moguće je da vaš punjač, ​​koji uspješno radi na "nativnoj" bateriji, jednostavno nije u stanju osigurati dovoljnu struju punjenja za bateriju velikog kapaciteta. Izlaz je kupovina punjača sa velikom izlaznom strujom (recimo, 2 ampera umjesto dosadašnjih 1 amper).

6 korisnicima se svidjela objava

Značajke litijum-polimerskih baterija i pravila za njihov rad

Litijum-polimerska baterija je modifikovana verzija litijum-jonske baterije. Glavna razlika leži u korištenju polimernog materijala koji djeluje kao elektrolit. Ovom polimeru se dodaju provodne inkluzije sa jedinjenjima litijuma. Takve baterije se aktivno razvijaju posljednjih godina i koriste se u mobilnim telefonima, tabletima, prijenosnim računalima, radio-kontroliranim modelima i drugoj opremi. Uprkos činjenici da litijumske baterije nisu sposobne da obezbede velike struje pražnjenja, neke posebne vrste polimernih baterija mogu da isporuče struju koja znatno premašuje njihov kapacitet. Budući da se litijum-polimerske baterije brzo šire na tržištu, potrebno je razumjeti njihov dizajn, pravila rada i sigurnost prilikom rukovanja njima. O tome će se raspravljati u našem današnjem materijalu.

Prednost zamjene tekućeg organskog elektrolita polimernim je povećana sigurnost rada baterije. Ovo je veoma važno za litijumske baterije. Bila je sigurna komercijalna upotreba koja je zaustavljala njihov razvoj od samog početka. Osim toga, polimerni elektrolit vam daje mnogo više slobode u odabiru oblika baterije.

Li-Pol baterijski uređaj baziran je na procesu prijelaza određenog broja polimera u poluvodičko stanje kada se u njih uvode joni elektrolita. U ovom slučaju, provodljivost se povećava nekoliko puta. Istraživači su se uglavnom bavili odabirom polimernog elektrolita za baterije sa metalnim litijumskim i Li─Ion modelima. U teoriji, povećanje gustoće energije baterija sa polimerom je dozvoljeno nekoliko puta u odnosu na litijum-jonske baterije. Danas postoji nekoliko grupa Li-Pol baterija koje se razlikuju po sastavu elektrolita:

• Sa homogenim elektrolitom poput gela. Dobiva se kao rezultat uvođenja litijevih soli u strukturu polimera;
• Sa suhim polimernim elektrolitom. Ovaj tip je napravljen na bazi polietilen oksida sa različitim solima litijuma;
• Elektrolit u obliku mikroporozne polimerne matrice, u kojoj se sorbiraju nevodene otopine litijevih soli.

Ako usporedimo polimer i tekući elektrolit, onda je vrijedno napomenuti nižu ionsku vodljivost prvog. Na negativnim temperaturama značajno se smanjuje. Dakle, jedan je problem bio pronaći sastav za elektrolit visoke provodljivosti. A drugi važan zadatak bio je proširiti raspon radnih temperatura polimernih baterija. Modeli litijum-polimerskih baterija koji se koriste u modernoj tehnologiji po svojim karakteristikama nisu inferiorni od Li-Ion.

Budući da u polimernoj bateriji nema tekućeg elektrolita, njihova radna sigurnost je mnogo veća. Osim toga, mogu se izraditi u gotovo bilo kojem obliku i konfiguraciji.

Kontejneri nekih modela, u kojima se nalazi sama limenka, izrađeni su od metaliziranog polimera. Zbog kristalizacije polimernog elektrolita, parametri ovih baterija se značajno smanjuju na negativnim temperaturama.

Postoje razvoji polimernih baterija sa metalnom anodom. Naučnici su uspjeli postići visoku gustinu struje i značajno proširenje opsega radne temperature. Ove vrste punjivih baterija se također mogu koristiti u raznim prijenosnim elektronicima i kućanskim aparatima. Mnoge vodeće kompanije već se bave proizvodnjom takvih baterija.

Štoviše, različiti proizvođači mogu se razlikovati u materijalima elektroda, sastavu elektrolita i samoj tehnologiji montaže. Iz tog razloga su i parametri ovih baterija veoma različiti. Međutim, svi proizvođači se slažu da na stabilnost Li─Pol snažno utiče homogenost polimernog elektrolita. A to ovisi o temperaturi polimerizacije i omjeru komponenti.

Sada već postoje brojni eksperimenti koji dokazuju viši nivo sigurnosti polimernih baterija u odnosu na ionske. Ovo uključuje prekomjerno punjenje, prekomjerno punjenje, vibracije, skupljanje, kratki spoj i probijanje litijum ─ polimer baterija. Dakle, ova vrsta baterija ima najbolje izglede za razvoj. Ispod su rezultati testova za siguran rad Li─Pol baterija.

Vrsta testa
Vrsta testa	Gel polimer elektrolit baterija	Baterija sa tečnim elektrolitom
Punkcija iglom	Nije bilo promjena	Eksplozija, dim, curenje elektrolita, porast temperature do 250°C
Zagrijavanje do 200°C	Nije bilo promjena	Eksplozija, curenje elektrolita
Struja kratkog spoja	Nije bilo promjena	Curenje elektrolita, porast temperature za 100 ° C
Ponovno učitaj (600%)	Nadimanje	Eksplozija, curenje elektrolita, porast temperature za 100°C

Postoje primjeri litijum-polimerskih baterija debljine 1 milimetar. Takvi modeli omogućavaju dizajnerima mobilnih uređaja da kreiraju vrlo kompaktan hardver. Ovo otvara nove mogućnosti za smanjenje veličine elektronskih uređaja. Da bi se smanjio unutrašnji otpor Li-Pol baterija, dodaje se gel elektrolit. Baterije koje se koriste u mobilnim telefonima koriste ovu vrstu elektrolita. Kombiniraju karakteristike polimernih i jonskih baterija.

Koja je razlika između Li─Ion i Li─Pol punjivih baterija. Oni pripadaju i bliski su po svojim električnim karakteristikama. Ali polimerni modeli koriste čvrsti elektrolit. Komponenta gela se uvodi u elektrolit kako bi se smanjio unutrašnji otpor baterije i stimulirali procesi ionske izmjene.

U pogledu svog energetskog kapaciteta, litijum-polimerske baterije imaju specifičan energetski sadržaj 4-5 puta veći i 3-4 puta veći. Obje ove vrste pripadaju. S njima se pravi poređenje, budući da su u osnovi litijumske baterije zamijenile alkalne baterije u mobilnoj elektronici.

Li-Pol baterije imaju vijek trajanja od 500-600 ciklusa punjenja-pražnjenja (pri struji pražnjenja od 2C). Prema ovom pokazatelju, oni su inferiorni u odnosu na kadmijum (1 hiljada ciklusa) i približno odgovaraju metal-hidridnim. Tehnologija proizvodnje i dizajn se stalno poboljšavaju iu budućnosti će se možda poboljšati karakteristike. Također je vrijedno napomenuti da polimerna baterija gubi oko 20% svog kapaciteta za 1-2 godine. Po ovom parametru odgovaraju jonskim baterijama.

Treba napomenuti da postoje 2 široke kategorije među polimernim baterijama za komercijalnu upotrebu. To su one koje se redovno i brzo prazne. Potonji se često nazivaju Hi pražnjenjem. Razlika između ovih grupa leži u maksimalnoj dozvoljenoj struji pražnjenja. Može se navesti u apsolutnoj vrijednosti ili umnožak nazivnog kapaciteta.

Na primjer, 3C. Za konvencionalne akumulatore, maksimalna struja pražnjenja nije veća od 3 - 5C. Modeli sa brzim pražnjenjem imaju maksimalnu struju pražnjenja od 8-10C. Težina baterija sa brzim pražnjenjem je otprilike 20 posto veća od težine standardnih modela. Ove baterije su označene sa HC ili HD.

KKM2500 označava običan model kapaciteta 2500 mAh, a oznaka KKM2000HD označava bateriju od 2000 mAh brzog pražnjenja. Modeli s brzim pražnjenjem ne koriste se u kućanskim aparatima i potrošačkoj elektronici. Baterije mobilnih telefona i tableta ne mogu izdržati velike struje pražnjenja, pa su stoga opremljene zaštitom od takvih načina rada.

Područja primjene litijum-polimer baterija proizilaze iz zadataka koji su postavljeni tokom njihovog razvoja. Ovo je povećanje vremena rada uređaja i smanjenje njegove težine. Standardni Li─Pol modeli rade u različitim elektronicima sa niskim strujama potrošnje. To su laptopovi, pametni telefoni, e-knjige, tableti.

Modeli koji omogućavaju brzo pražnjenje nazivaju se i "power" modeli. Koriste se u onim uređajima gdje je potrebna velika potrošnja struje. Najpoznatije polje primjene "power" baterija su radio-upravljani modeli. Ovo tržište je najatraktivnije za proizvođače polimernih baterija. U području uređaja s vrlo visokim strujama pražnjenja (do 50 C), litijum-polimerske baterije su inferiorne od alkalnih. Možda će u budućnosti litijumski modeli prevazići ovo ograničenje. Što se tiče cijene, otprilike odgovaraju nikl-metal hidridu.

Rukovanje litijum ─ polimer baterijama

Sigurnost

Litijumske baterije uopšte, a posebno polimerne, zahtevaju prilično delikatno rukovanje tokom rada. Šta treba da zapamtite kada koristite Li─Pol baterije:

• Prekomjerno punjenje baterije je štetno (iznad 4,2 volta po ćeliji baterije);
• Kratki spoj ne smije biti dozvoljen;
• Nedopustivo je pražnjenje strujama koje dovode do zagrevanja baterije preko 60 stepeni Celzijusa;
• Nemoguće je smanjiti pritisak iz baterije;
• Nemojte prazniti bateriju ispod 3 volta;
• Zagrijavanje iznad 60 stepeni je neprihvatljivo;
• Ispunjeno skladište nije dozvoljeno.

Nepoštivanje ovih pravila može dovesti do požara u najgorem slučaju, a u najboljem slučaju značajnog gubitka kapaciteta.

S tim u vezi, možete dati nekoliko preporuka za sigurnu upotrebu litijum-polimerskih baterija. Prvo morate kupiti visokokvalitetan punjač i postaviti ispravne postavke na njemu. Osim toga, preporučuje se korištenje konektora koji ne dopuštaju kratke spojeve. Obavezno kontrolirajte struju koju troši uređaj.

Također je vrijedno napomenuti da je potrebno pridržavati se temperaturnog režima i spriječiti pregrijavanje polimerne baterije. Ovo je slaba tačka svih litijumskih baterija. Ako se baterija zagrije do 70 stupnjeva, tada u njoj počinje spontana reakcija koja pretvara energiju u toplinu. Rezultat je paljenje, a ponekad i eksplozija. Ako je moguće kontrolisati napon baterije, onda ga treba posebno pažljivo pratiti na kraju pražnjenja.

Drugi razlog za kvar litijumskih baterija je smanjenje pritiska. Ni pod kojim okolnostima zrak ne smije ući u unutrašnjost polimerne posude za baterije. Kućište je u početku zapečaćeno i ne treba ga izlagati udarcima ili ispuštati. Ako lemite vodove, to morate učiniti izuzetno pažljivo.

Prije slanja polimerne baterije na skladištenje, preporučuje se da je napunite do pola. Čuvajte bateriju na hladnom mestu van direktne sunčeve svetlosti. Kao i sve punjive baterije, litijum-polimerske baterije imaju stopu samopražnjenja, ali je manja od one kod olovnih ili alkalnih.

Litijum-polimerske baterije predstavljaju poboljšani dizajn svetski poznatih litijum-jonskih baterija. Planirano je da ovi uređaji uskoro u potpunosti istisnu nikl-metal-hidridne i nikl-kadmijum uređaje sa tržišta. akumulatori... Litijum polimerne ćelije se sve više koriste u raznim elektronskim uređajima kao izvor napajanja. Sa istom težinom u smislu energetskog kapaciteta, nekoliko puta su superiorniji od nikl-metal-hidridnih i nikl-kadmijum dizajna.

Potencijalno će litijum-polimerske ćelije koštati manje od litijum-jonskih baterija. Međutim, trenutno su još uvijek prilično skupi. Trenutno se samo nekoliko velikih firmi bavi njihovom proizvodnjom. Dizajnom su slične litijum-jonskim ćelijama, ali koriste helijumski elektrolit. Kao rezultat toga, oslobađaju se niskom strujom pražnjenja, značajnom gustoćom energije i značajnim brojem ciklusa punjenja i pražnjenja. Njihov oblik može biti vrlo različit, a sami se odlikuju malom težinom i kompaktnošću.

Vrste

U ovom trenutku, litijum-polimerske baterije mogu biti nekoliko vrsta, koje se razlikuju po strukturi elektrolita:

• Elementi koji imaju homogeni elektrolit u obliku gela , koji nastaje uvođenjem u sastav polimernih litijevih soli.
• Elementi koji imaju suvi polimerni elektrolit ... Ova vrsta je napravljena na bazi polietilen oksida koristeći razne litijeve soli.
• Imati polimer matrični elektrolit ima mikroporoznu strukturu. Sadrži nevodene komponente litijumovih soli.

Zbog činjenice da se u polimernoj ćeliji koristi tekući elektrolit, njihova radna sigurnost je za red veličine veća. Osim toga, mogu se proizvoditi u različitim oblicima i konfiguracijama.

Neke litijum polimerne ćelije su napravljene od metalnog polimera. Međutim, pri niskim temperaturama, parametri takvih baterija su značajno smanjeni zbog kristalizacije polimera.

Postoje razvoji u polimernim baterijama gdje se koristi metalna anoda. Neke kompanije su uspjele postići značajno proširenje opsega radne temperature i gustine struje. Ove vrste baterija se mogu koristiti u raznim kućanskim aparatima i elektronici.

U isto vrijeme, različiti proizvođači koriste različite materijale elektroda, strukturu elektrolita i tehnologiju montaže. Kao rezultat toga, proizvedene baterije mogu imati potpuno različite parametre. Ali sve kompanije koje proizvode takve baterije napominju da stabilnost rada litijum-polimerskih baterija osigurava ujednačenost elektrolita iz polimera. To pak ovisi o broju komponenti, kao i o temperaturi polimerizacije.

Već postoje verzije baterija koje su debele samo 1 milimetar. To omogućava proizvođačima da proizvode vrlo kompaktne mobilne uređaje.

Također, litijum-polimerske baterije koje su komercijalno dostupne dijele se na:

• Redovno.
• Brzo pražnjenje.

Uređaj

Litijum-polimerske baterije rade na principu premještanja određenog broja polimernih elemenata u poluvodičke tvari, pod uvjetom da su u njih uključeni ioni elektrolita. Kao rezultat, dolazi do značajnog povećanja provodljivosti. Prema uređaju, ove baterije emituje elektrolitička kompozicija.

Suština polimerne tehnologije je da se elektrolit nanosi na plastičnu foliju. Ne dozvoljava provođenje struje, ali omogućava razmjenu jona. Drugim riječima, polimerni elektrolit zamjenjuje konvencionalni porozni separator impregniran tekućim elektrolitom. Zahvaljujući strukturi suvog polimera, moguće je osigurati minimalnu debljinu ćelije od oko 1 mm, sigurnost upotrebe i jednostavnost proizvodnje. Zahvaljujući ovom dizajnu, programeri imaju priliku integrirati takve baterije u cipele, odjeću, minijaturnu opremu i druge uređaje.

Ali suha polimerna baterija ima nedostatke u vidu smanjenja vodljivosti i unutrašnjeg otpora polimera, što je neprihvatljivo za brojne moćne mobilne uređaje. Da bi mala polimerna baterija bila naprednija, određeni postotak gel ćelija se dodaje u elektrolit. Većina komercijalnih baterija koje se trenutno koriste u mobilnim telefonima su polimer-gel hibridi. Hibridne baterije su daleko najpopularnije.

Princip rada

Litijum-polimerske baterije imaju princip delovanja sličan litijum-jonskim ćelijama, odnosno rade na reverzibilnosti hemijske reakcije. Ovdje je anoda materijal napravljen od ugljika u koji su ugrađeni litijevi joni. U katodi se koriste oksidi vanadijuma, mangana ili kobalta. Rad takve baterije temelji se na sposobnosti polimera da pređu u poluvodičko stanje zbog uključivanja elektrolitičkih iona u njih.

Litijeve soli se još uvijek ovdje koriste kao hemijska baza elektrolita. Međutim, oni se nalaze u odgovarajućem polimernom odstojniku koji se nalazi između katode i anode. Zahvaljujući tome, litijum-polimerske baterije mogu biti napravljene u bilo kom proizvoljnom obliku. Mogu se postaviti na razna nepristupačna mjesta, što otvara nove mogućnosti proizvođačima elektronike.

Aplikacija

Litijum-polimerske baterije se sve više koriste. Takve baterije mogu značajno povećati vrijeme rada uređaja uz smanjenje težine baterije. Zahvaljujući tome, moguće je dobiti energetski nosač koji će biti nekoliko puta veći u kapacitetu. Još bolje performanse će se postići sa baterijama sa brzim pražnjenjem. Stoga takve baterije postaju odlična opcija za radio-kontrolirane modele aviona i helikoptera, uključujući i druge radio-kontrolirane uređaje.

Aplikacija Li-Pol punjive baterije omogućavaju smanjenje težine baterije i produženje perioda rada uređaja. Litijum-polimerske baterije su dokazale svoju vrednost u malim helikopterima kao što je Piccolo. Takvi uređaji mogu letjeti na takvim baterijama 30 minuta ili više. Ovi elementi su dobra opcija za male leteće strukture.

Tipične litijum-polimerske baterije koriste se kao izvori napajanja koji su potrebni za elektronske uređaje koji troše relativno malo struje. To mogu biti laptopovi, pametni telefoni i tako dalje. Baterije brzog pražnjenja koriste se u uređajima gdje je potrebna velika potrošnja struje. Slične baterije se koriste u modernim, prenosivim električnim alatima i radio-upravljanim uređajima.

Ograničenja upotrebe

Ove baterije će se u budućnosti široko koristiti u automobilskoj industriji. Danas se koriste za stvaranje novih tehnologija i testiranje električnih vozila. Međutim, postoje određena ograničenja koja sprečavaju upotrebu ovih baterija svuda.

• Litijum-polimerske baterije zahtevaju poseban način punjenja. U principu, to nije teško, ali uobičajeno se ne može koristiti za to. To je zbog činjenice da se razlikuju po opasnosti od požara tokom perioda prekomjernog pražnjenja. Za borbu protiv ove pojave, sve takve baterije imaju elektronski sistem koji sprečava prekomerno pražnjenje i pregrijavanje.
• Ako se litijum-polimerska baterija pogrešno koristi, može izazvati požar.
• Litijum-polimersku bateriju ne treba koristiti odmah nakon punjenja. Prvo ga treba ohladiti na sobnu temperaturu. U suprotnom, baterija se može oštetiti.
• Nedopustiv kratki spoj.
• Spuštanje pritiska baterije nije dozvoljeno.
• Pražnjenje baterije ispod 3 volta.
• Ne zagrijavajte iznad 60 stepeni.
• Baterije ne treba izlagati mikrotalasima ili pritisku. To može dovesti do pojave dima, požara i ozbiljnijih posljedica.
• Potrebno je zaštititi bateriju od oštećenja i udara. Snažan mehanički stres može dovesti do narušavanja unutrašnje strukture.

Međutim, ovi nedostaci ne sprječavaju njihovu upotrebu u raznim područjima. U budućnosti će se svi ovi nedostaci izravnati uvođenjem novih tehnologija i razvoja.

Prednosti litijum-polimer baterija

• Prilično visoka gustoća energije.
• Mali parametar samopražnjenja.
• Nema efekta memorije.
• Litijum-polimerske baterije su nešto superiornije od litijumskih pandana u kapacitetu baterija i trajanju upotrebe.
• Proizvodnja baterija debljine od samo jednog milimetra.
• Primene u prilično širokom temperaturnom opsegu: od minus 20 do plus 40 stepeni Celzijusa.
• Mogućnost oblikovanja baterije u različite oblike.
• Mali pad napona tokom pražnjenja.