Kako napuniti i pravilno koristiti litij-polimersku bateriju?

U modernim napravama sve se više koristi litij-polimerske baterije. Ova vrsta baterije pojavila se ne tako davno. Njihov dizajn i korišteni materijali postupno se poboljšavaju. Li─Pol baterije se mogu naći u tabletima, nekim modelima pametnih telefona i prijenosnih računala. Također se široko koriste u igračkama i radio kontroliranim modelima. Dobivamo dosta pitanja o tome kako napuniti takve baterije. To je već spomenuto u nekim člancima. Budući da je ova tema vrlo tražena, odlučili smo je staviti u zasebnu bilješku.

Kako pravilno puniti i koristiti Li─Pol baterije?

Sada izravno o tome kako puniti litij-polimerske baterije i njihov pravilan rad. Prvo morate razumjeti da litij-polimerska baterija mora imati napon unutar određenog raspona tijekom cijelog radnog vijeka. 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 daje, potpuno ispražnjena od 100% napunjenosti. Često ove baterije imaju gornju granicu napona od 4,1 V. To malo smanjuje kapacitet, ali produžava vijek trajanja baterije. Doista, za Li─Pol baterije, granični uvjeti (puno punjenje i pražnjenje) su štetni. To se objašnjava činjenicom da su u tom 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, maksimalan vijek trajanja litij-polimerske baterije možete postići održavanjem razine napunjenosti na 40-60 posto. Često komercijalno dostupne punjive baterije imaju približno ovu razinu napunjenosti. Te granice može kontrolirati korisnik, a minimalno i maksimalno punjenje baterije kontrolira posebna ploča. Zove se regulator punjenja-pražnjenja.

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

Što korisnici moraju imati na umu prilikom punjenja baterije?

Za korisnika postoji niz jednostavnih pravila za rad s Li─Pol baterijama:

• Ne dovodite stvar do minimalnog pražnjenja baterije. Posebno se ne preporučuje čekati dok se telefon, tablet i sl. ne isključe. Ako se to dogodi, odmah stavite bateriju na punjenje;
• Nemojte se bojati često puniti. To jest, koristite utičnicu u bilo koje prikladno vrijeme. Ako u isto vrijeme litijeva baterija nije potpuno napunjena, tada joj često punjenje ne šteti. Možete, na primjer, koristiti prijenosno računalo za punjenje telefona. Da biste to učinili, jednostavno ga priključite u USB priključak. Bateriju možete malo napuniti i iz upaljača u autu, ako postoji odgovarajući adapter. I u redu je ako ne napuniš bateriju do kraja. Naprotiv, ovo je najbolji način rada za Li─Pol baterije;
• Može doći do prekomjernog punjenja baterije čak i tijekom normalnog rada kontrolera. Razlog tome može biti povećanje temperature. Na primjer, baterija je potpuno napunjena i kontroler je odvojio staklenku od punjenja. Ako nastavite puniti uređaj, može se malo zagrijati. Sukladno tome, baterija će se također zagrijati. Kako temperatura raste, tako se i baterija puni. I to ne pridonosi povećanju vijeka trajanja litij-polimerske baterije;
• U idealnom slučaju, Li─Pol baterija bi trebala biti napunjena na 50 posto. U stvarnom životu, ovo je teško. Ali održavanje naboja u rasponu od 30-80 posto sasvim je realno.

Zapitajte se: "Što 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 suvremenom tržištu postoje dvije vrste baterija koje se koriste za proizvodnju prijenosnih punjača: Li-Ion i Li-Po baterije.

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

Za korisnike jedno od često postavljanih pitanja vezanih uz prijenosne punjače je: koja je razlika između Li-Ion i Li-Po baterija, te koja je bolja. Idemo to shvatiti.

Što je Li-Ion i Li-Po?

Li-Ion je skraćenica za litij ion, a Li-Po je skraćenica za litij polimer. Završeci "ionski" i "polimerni" su pokazatelj katode. Litij-polimerska baterija sastoji se od polimerne katode i čvrstog elektrolita, dok se litij-ionska baterija sastoji od ugljika i tekućeg elektrolita. Obje baterije su punjive, a zatim, na ovaj ili onaj način, obje obavljaju istu funkciju. Općenito, litij-ionske baterije starije su od litij-polimerskih baterija, ali su još uvijek u širokoj upotrebi zbog niske cijene i jednostavnosti održavanja. Litij-polimerske baterije smatraju se naprednijima, s poboljšanim značajkama koje pružaju višu razinu sigurnosti, stoga su takve baterije skuplje od litij-ionskih baterija.

Postoji mnogo konfiguracija Li-Ion baterija. Najčešće litij-ionske baterije za prijenosne punjače su 18650 baterije promjera 18 mm i duljine 65 mm, pri čemu 0 znači cilindričnu konfiguraciju. Više od 60% prijenosnih punjača izrađeno je od baterijskih ćelija od 18650. Veličina i težina takvih ćelija lako im omogućuje da se koriste u mnogim elektroničkim uređajima. Proizvodne tehnologije također ne miruju.

Kako potrošači sve više traže lakše, kompaktnije prijenosne punjače, ograničenja koja litij-ionske baterije nose sa sobom postaju sve očitija. Stoga proizvođači prelaze na izradu lakših, ravnijih, modularnih litij-polimerskih baterija za nove prijenosne punjače. Štoviše, litij-polimerske baterije manje su sklone pucanju, tako da prijenosni punjači više ne moraju imati ugrađen zaštitni sloj, dok većinu litij-ionskih 18650 baterija treba instalirati samo sa štitnikom.

Sumirajmo podatke o razlikama između litij iona i litij polimera u obliku tablice.

Ključne značajke	Li-Ion	LiPo
Gustoća energije	Visoko	Niska, s manje ciklusa u usporedbi s Li-Ion
Svestranost	Niska	Visoko, proizvođači nisu vezani za standardni format ćelije
Težina	Malo teže	Pluća
Kapacitet	Ispod	Isti volumen Li-Po baterije gotovo je dvostruko veći od Li-Ion
Životni ciklus	Velika	Velika
Eksplozivnost	Viša	Promišljenija sigurnost smanjuje rizik od prekomjernog punjenja, kao i od curenja elektrolita
Vrijeme punjenja	Malo duze	kraće
istrošenost	Svaki mjesec gubi manje od 0,1% svoje učinkovitosti	Sporije od Li-Ion baterija
Cijena	Jeftinije	Skuplje

Nakon što ste proučili sve prednosti, nedostatke i karakteristike dvije vrste baterija, možete se uvjeriti da među njima nema jake konkurencije. Iako je litij-ionska baterija tanja i uglađenija, litij-ionske baterije imaju veću gustoću energije, a onda su i znatno jeftinije za proizvodnju.

Stoga ne obraćajte previše pozornosti na vrstu baterije, samo odaberite brendirani prijenosni punjač koji odgovara vašim zahtjevima. Uostalom, ovim baterijama se dodaje puno kemikalija, pa ostaje za vidjeti koje će trajati najdulje.

Baterije: Li-ion, Li-Pol, Li-ion-pol i njihova pravila rada

Malo povijesti i teorije:

Prvi eksperimenti na stvaranju litijevih baterija započeo u 1912 godine, ali tek šest desetljeća kasnije, početkom 70-ih, prvi put su se pojavili u kućanskim uređajima. I, naglašavam, bile su samo baterije. Naknadni pokušaji razvoja litijevih baterija (punjivih baterija) bili su neuspješni zbog problema nastalih u osiguravanju njihovog sigurnog rada.

Litij je najlakši od svih metala, ima najveći elektrokemijski potencijal i pruža najveću gustoću energije. Baterije koje koriste litij metalne elektrode sposobne su isporučiti i visoki napon i izvrstan kapacitet. No, kao rezultat brojnih studija 80-ih godina, ustanovljeno je da ciklus (punjenje - pražnjenje) litij baterija dovodi do promjena u litij elektrodi, smanjujući toplinsku stabilnost i uzrokujući mogućnost da toplinsko stanje izmakne kontroli. Kada se to dogodi, temperatura ćelije se brzo približava točki taljenja litija i dolazi do burne reakcije koja zapaljuje oslobođene plinove. Primjerice, veliki broj litijevih baterija za mobitele isporučenih u Japan 1991. godine povučen je nakon nekoliko incidenata zapaljenja i nanošenja opekotina kod ljudi.

Zbog inherentne nestabilnosti litija, istraživači su svoju pozornost usmjerili na nemetalne litijeve baterije na bazi litijevih iona. Malo su izgubili u gustoći energije i poduzeli neke mjere opreza pri punjenju i pražnjenju, dobili su sigurnije tzv. Li-ion baterije.

Gustoća energije Li-ion baterija obično je dvostruko veća od gustoće standardnih NiCd, a u budućnosti se, uz korištenje novih aktivnih materijala, očekuje još više povećati i postići trostruku superiornost u odnosu na NiCd. Osim velikog kapaciteta, Li-ion baterije se pri pražnjenju ponašaju slično kao NiCd (karakteristike pražnjenja su im slične po obliku, a razlikuju se samo po naponu).

Danas postoji mnogo varijanti Li-ion baterija., i možete dugo pričati o prednostima i nedostacima jedne ili druge vrste, ali s potrošačke točke gledišta, nije ih moguće razlikovati po izgledu. Stoga bilježimo samo one prednosti i nedostatke koji su zajednički za sve vrste i razmatramo razloge koji su doveli do rođenja litij-polimerskih baterija.

Glavne prednosti:

• Velika gustoća energije i, kao rezultat, veliki kapacitet s istim dimenzijama u usporedbi s baterijama na bazi nikla.
• Nisko samopražnjenje.
• Visok napon jedne ćelije (3,6 V naspram 1,2 V za NiCd i NiMH), što pojednostavljuje dizajn, a često se baterija sastoji od samo jedne ćelije. Mnogi proizvođači danas ciljaju na korištenje upravo takve jednoćelijske baterije za mobitele (mislite na Nokiju). Međutim, da bi se osigurala ista snaga, mora se isporučiti veća struja. A to zahtijeva osiguranje niskog unutarnjeg otpora elementa.
• Niski troškovi održavanja (operativnih) jer nema efekta memorije i periodični ciklusi pražnjenja nisu potrebni za obnavljanje kapaciteta.

I nedostaci:

• Baterija zahtijeva ugrađeni zaštitni krug (što dodatno povećava njezinu cijenu) koji ograničava maksimalni napon na svakoj baterijskoj ćeliji tijekom punjenja i sprječava prenizak pad napona ćelije prilikom pražnjenja. Osim toga, ograničava maksimalne struje punjenja i pražnjenja i kontrolira temperaturu ćelije. Kao rezultat toga, mogućnost metalizacije litija je praktički isključena.
• Baterija je podložna starenju, čak i ako se ne koristi i samo leži na polici. Proces starenja tipičan je za većinu Li-ion baterija. Iz očitih razloga, proizvođači šute o ovom problemu. Lagano smanjenje kapaciteta primjetno je nakon godinu dana, bez obzira na to je li baterija bila u uporabi ili ne. Nakon dvije-tri godine često postaje neupotrebljiv. Međutim, baterije drugih elektrokemijskih sustava također pokazuju promjene vezane za starenje s pogoršanjem njihovih parametara (to se posebno odnosi na NiMH izložene visokim temperaturama okoline). Kako biste smanjili proces starenja, bateriju, napunjenu do približno 40% nominalnog kapaciteta, čuvajte na hladnom mjestu dalje od telefona.
• Viša cijena u usporedbi s NiCd baterijama.

Tehnologija proizvodnje Li-ion baterija stalno se poboljšava. Ažurira se otprilike svakih šest mjeseci i postaje teško procijeniti kako nove baterije rade nakon dugog razdoblja skladištenja.

Jednom riječju, svi su dobri. Li-ion baterija, ali postoje neki problemi u sigurnosti rada i visoki troškovi. Pokušaji rješavanja ovih problema doveli su do pojave litij polimera (Li-pol ili Li-polimer) baterije.

Njihova glavna razlika od Li-ion ugrađeno u sam naziv i leži u vrsti upotrijebljenog elektrolita. Koristili smo suhi čvrsti polimerni elektrolit sličan plastičnoj foliji i koji ne provodi električnu struju, ali omogućuje izmjenu iona (električno nabijenih atoma ili skupina atoma). Polimerni elektrolit praktički zamjenjuje tradicionalni porozni separator impregniran elektrolitom koji se koristi u litij-ionskim baterijama.

Ovaj dizajn pojednostavljuje proces proizvodnje, sigurniji je i omogućuje proizvodnju tankih baterija proizvoljnog oblika. Osim toga, nema opasnosti od paljenja jer nema tekućine ili gel elektrolita. Uz debljinu elementa od oko jednog milimetra, dizajneri opreme slobodni su odabrati oblik, oblik i veličinu, sve do ugradnje u dijelove odjeće.

Ali do sada, nažalost, suhe Li-polimer baterije imaju nedovoljnu električnu vodljivost na sobnoj temperaturi. Njihov unutarnji otpor je previsok i ne može osigurati količinu struje potrebnu za moderne komunikacijske uređaje i napajanje tvrdih diskova prijenosnih računala. Istodobno, kada se zagrije na 60 °C ili više, električna vodljivost se povećava na prihvatljivu razinu, ali to nije prikladno za masovnu upotrebu.

Pitate kako je, Li-polimer baterije se uvelike prodaju na tržištu, proizvođači ih kompletiraju telefonima i računalima, 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 vodljivost malih Li-polimer baterija, u njih se dodaje nešto gelastog elektrolita. A većina Li-polimer baterija koje se danas koriste za mobilne telefone zapravo su hibridi jer sadrže elektrolit sličan gelu. Zovu se litij-ionski polimeri. Ali većina proizvođača, u promotivne i promotivne svrhe, označava ih jednostavno kao Li-polimer.

Prije svega, koja je razlika između Li-ion i Li-polimer baterije s geliranim elektrolitom? Iako su karakteristike i učinkovitost oba sustava vrlo slične, jedinstvenost Li-ion polimerne (možete je tako nazvati) baterije je u tome što još uvijek koristi čvrsti elektrolit koji zamjenjuje porozni separator. Gel elektrolit se dodaje samo za povećanje ionske vodljivosti.

Svi moderni telefoni, pametni telefoni i PDA uređaji opremljeni su baterijama na bazi litija: litij-ionskim ili litij-polimerskim, pa ćemo u budućnosti govoriti o njima. Takve baterije imaju izvanredan kapacitet i radni vijek, ali zahtijevaju vrlo strogo poštivanje određenih pravila rada.

Ova pravila se mogu podijeliti u dvije grupe:

• Neovisno o korisniku
• Ovisno o korisniku.

NA prvi Skupina uključuje temeljna pravila za punjenje i pražnjenje baterija, kojima upravlja uređaj (kontroler) ugrađen u bateriju, a ponekad i dodatni kontroler smješten u samom uređaju. Ova pravila su jednostavna:

• Baterija tijekom cijelog vijeka trajanja mora biti u stanju u kojem njezin napon ne prelazi 4,2 volta i ne pada ispod 2,7 volta. Ovi naponi su pokazatelji maksimalnog (100%) i minimalnog (0%) napunjenosti, respektivno. Gornji minimalni napon odnosi se na baterije s koksnim elektrodama, ali većina modernih baterija ima grafitne elektrode. Za njih je minimalni napon 3 volta.
• Količina energije koju daje baterija kada se njezino punjenje promijeni sa 100% na 0% je njezin kapacitet. Neki proizvođači ograničavaju maksimalni napon na 4,1 volta, dok baterija živi dulje, ali joj je kapacitet smanjen za oko 10%. Također, ponekad se donji prag podigne na 3,0-3,3 volta, ovisno o materijalu elektroda, s istim posljedicama.
• Trajanje baterije je najveće pri približno 45 posto napunjenosti, a trajanje baterije se smanjuje kako se stanje napunjenosti povećava ili smanjuje. Ako je napunjenost unutar granica koje osigurava regulator baterije (vidi gore), promjena u trajnosti nije značajna.
• Ako, zbog okolnosti, napon na bateriji prijeđe gore navedene granice, čak i za kratko vrijeme, njezin životni vijek se dramatično smanjuje. Ta 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 dopuštaju da napon na bateriji tijekom punjenja postane veći od 4,2 volta, ali, ovisno o namjeni baterije, mogu ograničiti minimalni napon u različite načine pri pražnjenju. Dakle, u bateriji dizajniranoj za, recimo, odvijač ili motor modela automobila, minimalni napon će vjerojatno biti stvarno minimalno dopušteni, a za PDA ili pametni telefon - viši, jer je minimalni napon od 2,7-3,0 volta možda jednostavno neće biti dovoljno da elektronika radi.uređaj. Stoga, u složenim uređajima kao što su telefoni, PDA uređaji itd. rad kontrolera ugrađenog u samu bateriju nadopunjuje se i kontrolerom u samom uređaju.

Razgovarajmo o procesu punjenja litij baterija. Punjač bilo koje litijeve baterije je izvor konstantnog napona od 5 volti, sposoban isporučiti struju jednaku 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 za punjenje litij baterija.

Počnimo s načinom rada koji je standardan u Sonyju. Ovaj način rada zahtijeva dugo vrijeme punjenja, složeni kontroler, ali pruža najpotpunije punjenje baterije.

Tijekom prve faze punjenja, koja traje otprilike 1 sat, baterija se puni konstantnom strujom sve dok se na bateriji ne postigne napon od 4,2 volta. Nakon toga počinje druga faza, koja također traje oko sat vremena, tijekom kojega regulator, održavajući napon na bateriji na točno 4,2 volta, postupno smanjuje struju punjenja. Kada se struja punjenja smanji na određenu vrijednost (oko 0,2 kapaciteta baterije), počinje treća faza punjenja tijekom koje se struja punjenja nastavlja smanjivati, a napon na terminalima baterije ostaje na istoj razini - 4,2 volta. Treća faza, za razliku od prva dva, ima strogo definirano trajanje određeno timerom ugrađenim u kontroler - 1 sat. Nakon treće faze, kontroler potpuno odspaja bateriju od punjača.

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

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

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

• morate pokušati ne dovesti bateriju do minimalnog napunjenosti i, štoviše, do stanja kada se stroj sam isključi, pa, ako se to dogodi, tada morate napuniti bateriju što je prije moguće.
• ne treba se bojati čestih punjenja, uključujući i djelomična, kada se ne postigne potpuno punjenje - to ne šteti bateriji.

Suprotno mišljenju mnogih korisnika, prekomjerno punjenje litij baterijama šteti jednako, ako ne i više, nego duboko pražnjenje. Regulator, naravno, ograničava maksimalnu razinu napunjenosti, ali postoji jedna suptilnost. Poznato je da kapacitet baterija ovisi o temperaturi. Dakle, ako smo, na primjer, napunili bateriju na sobnoj temperaturi i dobili 100% napunjenost, onda kada izađemo na hladno i mašina se ohladi, razina napunjenosti baterije može pasti na 80% ili niže. Ali može biti i obrnuto. Baterija napunjena na sobnoj temperaturi do 100%, ako se malo zagrije, napunit će se recimo do 105%, a to je za nju vrlo, vrlo nepovoljno. Takve se situacije događaju tijekom rada stroja, Dugo vrijeme nalazi u kolijevci. Tijekom rada temperatura uređaja i s njim baterije raste, ali je punjenje već puno ...

S tim u vezi, pravilo kaže: ako trebate raditi u kolijevci, prvo odspojite stroj od punjača, poradite na njemu, a kada dođe do "borbenog" temperaturnog režima, priključite punjač.

Usput, ovo pravilo vrijedi i za vlasnike prijenosnih računala i drugih naprava.

Idealni uvjeti za dugo čuvanje baterija- ovo je boravak izvan uređaja s napunjenošću od oko 50%. Ispravna baterija ne zahtijeva brigu o sebi mjesecima (oko šest mjeseci).

I za kraj, još neke informacije.

• – Suprotno uvriježenom mišljenju, litijeve baterije, za razliku od nikalnih, nemaju gotovo nikakav “memorijski efekt”, pa je takozvani “trening” nove litijeve baterije praktički besmislen. Za vlastiti mir, dovoljno je jednom ili dvaput potpuno napuniti i isprazniti novu bateriju. To je potrebno za kalibraciju dodatnog regulatora.
• - Vlasnici uređaja znaju da je bateriju moguće puniti i iz punjača i s USB-a. Istodobno, nemogućnost punjenja s USB-a često je zbunjujuća. Činjenica je da, prema "zakonu", USB kontroler mora perifernim uređajima koji su povezani s njim dati struju od oko 500 mA. Međutim, postoje situacije kada ili sam kontroler ne može osigurati takvu struju, ili je uređaj spojen na USB kontroler, na kojem već visi neka vrsta periferije koja troši dio energije. To nije dovoljna struja za punjenje, pogotovo ako je baterija previše prazna.
• - Baterije koje sadrže litij JAKO NE VOLJU SMRZAVANJE. Uvijek pokušajte izbjeći korištenje stroja u jakom mrazu - zanesite se, a bateriju ćete morati promijeniti. Naravno, ako ste izvadili pisaći stroj iz toplog unutarnjeg džepa jakne i napravili par bilješki ili poziva, a zatim vratili životinju, neće biti problema.
• - Praksa pokazuje da litijeve baterije (ne samo baterije) smanjuju svoj kapacitet sa smanjenjem atmosferskog tlaka (u gorju, u zrakoplovu). To ne šteti baterijama, ali toga morate biti svjesni.
• - Dešava se da se nakon kupnje baterije velikog kapaciteta (recimo, 2200 mA h umjesto standardnih 1100 mA h), uređaj nakon par dana korištenja nove baterije 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 za punjenje baterije velikog kapaciteta. Izlaz je kupnja punjača s velikom izlaznom strujom (recimo, 2 ampera umjesto prijašnjih 1 amper).

Ovaj post se svidio 6 korisnicima

Značajke litij-polimerskih baterija i pravila za njihov rad

Litij-polimerska baterija je modificirana verzija litij-ionske baterije. Glavna razlika leži u korištenju polimernog materijala koji djeluje kao elektrolit. Ovom polimeru dodaju se vodljive inkluzije s litijevim spojevima. Takve se baterije aktivno razvijaju posljednjih godina i koriste se u mobilnim telefonima, tabletima, prijenosnim računalima, radio-upravljanim modelima i drugoj opremi. Iako litijeve baterije nisu sposobne isporučiti velike struje pražnjenja, neke posebne vrste polimernih baterija mogu isporučiti mnogo više od svog kapaciteta. Budući da se litij-polimerske baterije brzo šire na tržištu, morate razumjeti njihov dizajn, pravila rada i sigurnosne mjere pri rukovanju s njima. O tome će se raspravljati u našem današnjem materijalu.

Prednost zamjene tekućeg organskog elektrolita s polimernim je povećanje sigurnosti rada baterije. Ovo je vrlo važno za litijeve baterije. Od početka ih je sputavala sigurna komercijalna uporaba. Osim toga, polimerni elektrolit daje puno više slobode u odabiru oblika baterije.

Li─Pol baterijski uređaj temeljio se na procesu prijelaza niza polimera u poluvodičko stanje kada se u njih uvode ioni elektrolita. U ovom slučaju, vodljivost se povećava nekoliko puta. Istraživači su se uglavnom bavili odabirom polimernog elektrolita za baterije s litij metalnim i Li─Ion modelima. U teoriji, dopušteno je povećati gustoću energije polimernih baterija za nekoliko puta u usporedbi s litij-ionskim. Do danas postoji nekoliko skupina Li─Pol baterija koje se razlikuju po sastavu elektrolita:

• S homogenim elektrolitom poput gela. Dobiva se kao rezultat uvođenja litijevih soli u polimernu strukturu;
• Sa suhim polimernim elektrolitom. Ova vrsta je izrađena na bazi polietilen oksida s različitim litijevim solima;
• Elektrolit u obliku mikroporozne polimerne matrice u kojoj su adsorbirane nevodene otopine litijevih soli.

Ako usporedimo polimer i tekući elektrolit, onda je vrijedno napomenuti nižu ionsku vodljivost prvog. Pri niskim temperaturama značajno se smanjuje. Dakle, jedan je problem bio pronaći sastav za elektrolit visoke vodljivosti. A drugi važan zadatak bio je proširiti raspon radne temperature polimernih baterija. Modeli litij-polimerskih baterija koji se koriste u suvremenoj tehnologiji po svojim karakteristikama nisu inferiorni od Li-Ion.

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

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

Postoje razvoji polimernih baterija s metalnom anodom. Znanstvenici su uspjeli postići visoku gustoću struje i značajno proširenje raspona radne temperature. Ove vrste baterija također se mogu koristiti u raznim prijenosnim elektronicima i kućanskim aparatima. Mnoge vodeće tvrtke već proizvode takve baterije.

Štoviše, različiti proizvođači mogu se razlikovati u materijalima elektroda, sastavu elektrolita i samoj tehnologiji montaže. Zbog toga su parametri ovih baterija vrlo različiti. Međutim, svi se proizvođači slažu da na stabilnost Li─Pola snažno utječe homogenost polimernog elektrolita. A ovisi o temperaturi polimerizacije i omjeru komponenti.

Sada već postoje brojni eksperimenti koji dokazuju višu razinu sigurnosti polimernih baterija u odnosu na ionske. To se odnosi na prekomjerno punjenje, ubrzano pražnjenje, vibracije, kompresiju, kratki spoj, bušenje litij-polimerskih baterija. Dakle, ova vrsta baterija ima najbolje izglede za razvoj. U nastavku su rezultati testova za siguran rad Li─Pol baterija.

Vrsta testova
Vrsta testova	Baterija s gel-polimer elektrolitom	Mokra baterija
Ubod iglom	Nije bilo promjena	Eksplozija, dim, curenje elektrolita, porast temperature do 250°S
Zagrijavanje do 200°S	Nije bilo promjena	Eksplozija, curenje elektrolita
Struja kratkog spoja	Nije bilo promjena	Curenje elektrolita, porast temperature za 100°C
Napunite (600%)	Nadutost	Eksplozija, curenje elektrolita, porast temperature za 100°C

Postoje primjeri litij-polimerskih baterija debljine 1 milimetar. Takvi modeli omogućuju dizajnerima mobilnih uređaja stvaranje vrlo kompaktne opreme. To otvara nove mogućnosti za smanjenje veličine elektroničkih uređaja. Kako bi se smanjio unutarnji otpor Li-Pol baterija, dodaje se gel elektrolit. Baterije koje se koriste u mobilnim telefonima koriste ovu vrstu elektrolita. Kombiniraju značajke polimernih i ionskih baterija.

Koja je razlika između Li─Ion i Li─Pol 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 unutarnji otpor baterije i stimulirali procesi ionske izmjene.

Po svom energetskom intenzitetu, litij-polimerske baterije imaju specifični energetski intenzitet 4-5 puta veći i 3-4 puta veći. Obje ove vrste pripadaju . Usporedba je napravljena s njima, budući da su u mobilnoj elektronici litijeve baterije u osnovi zamijenile alkalne baterije.

Li─Pol baterije imaju resurs od 500─600 ciklusa punjenja-pražnjenja (pri struji pražnjenja od 2C). Prema ovom pokazatelju, oni gube od kadmija (1 tisuća ciklusa) i približno odgovaraju metal-hidridnim. Tehnologija proizvodnje i dizajn stalno se poboljšavaju iu budućnosti će se možda poboljšati karakteristike. Također je vrijedno napomenuti da za 1-2 godine polimerna baterija gubi oko 20% svog kapaciteta. Prema ovom parametru odgovaraju ionskim baterijama.

Treba napomenuti da postoje 2 glavne kategorije polimernih baterija za komercijalnu upotrebu. To su normalni i brzi pražnjenje. Potonji se često nazivaju Hi iscjedak. Razlika između ovih skupina leži u maksimalnoj dopuštenoj struji pražnjenja. Može se specificirati u apsolutnoj vrijednosti ili umnožak nazivnog kapaciteta.

Na primjer, 3S. Za konvencionalne baterije, maksimalna struja pražnjenja nije veća od 3÷5C. Modeli s brzim pražnjenjem imaju maksimalnu struju pražnjenja od 8─10C. Masa baterija za brzo pražnjenje je otprilike 20 posto veća od standardnih modela. Označavanje takvih baterija sadrži simbole HC ili HD.

KKM2500 označava standardni model od 2500 mAh, dok KKM2000HD označava bateriju brzog pražnjenja od 2000 mAh. Modeli s brzim pražnjenjem ne koriste se u kućanskim aparatima i potrošačkoj elektronici. Baterije iz mobitela i tableta ne mogu izdržati velike struje pražnjenja, te su stoga opremljene zaštitom od takvih načina rada.

Područja primjene litij-polimerskih baterija proizlaze iz zadataka koji su postavljeni tijekom njihovog razvoja. To je povećanje vremena rada uređaja i smanjenje njegove težine. Standardni Li─Pol modeli rade u različitoj elektronici s malom potrošnjom struje. To su prijenosna računala, pametni telefoni, e-čitači, tableti.

Modeli koji omogućuju brzo pražnjenje nazivaju se i "power". Koriste se u onim uređajima gdje je potrebna velika potrošnja struje. Najpoznatiji opseg "power" baterija su radio-upravljani modeli. Ovo tržište je najatraktivnije za proizvođače polimernih baterija. U području rada uređaja s vrlo visokim strujama pražnjenja (do 50 C), litij-polimerske baterije gube od alkalnih. Možda će u budućnosti litijevi modeli prevladati ovo ograničenje. Za cijenu otprilike odgovaraju nikl-metal hidridu.

Rad litij-polimerskih baterija

Sigurnost

Litij baterije općenito, a posebno polimerne baterije, zahtijevaju prilično osjetljivo rukovanje tijekom rada. Što trebate imati na umu kada koristite Li─Pol baterije:

• Prekomjerno punjenje baterije je štetno (iznad 4,2 volta po baterijskoj ćeliji);
• Kratki spoj ne smije biti dopušten;
• Neprihvatljivo je pražnjenje strujama koje dovode do zagrijavanja baterije za više od 60 stupnjeva Celzija;
• Nemoguće je smanjiti tlak u bateriji;
• Nemojte prazniti bateriju ispod 3 volta;
• Zagrijavanje iznad 60 stupnjeva je neprihvatljivo;
• Ispražnjeno skladištenje nije dopušteno.

Ako se ova pravila ne poštuju, u najgorem slučaju može doći do požara, au najboljem slučaju do značajnog gubitka kapaciteta.

U tom smislu može se dati nekoliko preporuka za sigurnu upotrebu litij-polimerskih baterija. Prvo morate kupiti visokokvalitetni punjač i postaviti ispravne postavke na njemu. Osim toga, preporuča se korištenje konektora koji ne dopuštaju kratke spojeve. Obavezno kontrolirajte struju koju troši uređaj.

Također je vrijedno napomenuti da je potrebno promatrati temperaturni režim i spriječiti pregrijavanje polimerne baterije. Ovo je slaba točka svih baterija litijskog tipa. Ako se baterija zagrije do 70 stupnjeva, tada u njoj počinje spontana reakcija koja energiju pretvara u toplinu. Kao rezultat toga, paljenje, a ponekad i eksplozija. Ako je moguće kontrolirati napon baterije, onda ga treba posebno pažljivo pratiti na kraju pražnjenja.

Drugi razlog kvara litij baterija je smanjenje tlaka. Ni pod kojim uvjetima zrak ne smije ući u unutrašnjost polimerne baterije. U početku je kućište zapečaćeno i ne smije se podvrgnuti udaru, padu. Ako lemite vodove, to morate učiniti vrlo pažljivo.

Prije spremanja polimerne baterije, preporuča se napuniti je do pola. Čuvajte bateriju na hladnom mjestu izvan izravne sunčeve svjetlosti. Kao i sve punjive baterije, litij-polimerske baterije imaju samopražnjenje, ali je manje od olova ili alkalne.

Litij-polimerske baterije predstavljaju napredni dizajn svjetski poznatih litij-ionskih baterija. Planira se da će ovi uređaji uskoro potpuno istisnuti nikal-metal hidrid i nikal-kadmij s tržišta. akumulatori. Litij polimerne ćelije se sve više koriste u raznim elektroničkim uređajima kao izvor napajanja. Uz istu težinu, oni su nekoliko puta energetski učinkovitiji od nikal-metal hidridnih i nikal-kadmij dizajna.

Potencijalno će litij-polimerne ćelije koštati manje od litij-ionskih baterija. Međutim, trenutno su još uvijek prilično skupi. Trenutno se njihovom proizvodnjom bavi tek nekoliko velikih tvrtki. Dizajnom su slične litij-ionskim ćelijama, ali koriste helijev elektrolit. Kao rezultat toga, odlikuju ih niska struja pražnjenja, značajna gustoća energije i značajan broj ciklusa punjenja i pražnjenja. Njihov oblik može biti vrlo različit, a sami se ističu svojom malom težinom i kompaktnošću.

Vrste

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

• Elementi koji imaju gelasti homogeni elektrolit , koji nastaje uvođenjem soli litij polimera u sastav.
• Elementi koji imaju suhi polimerni elektrolit . Ova vrsta se proizvodi na bazi polietilen oksida korištenjem raznih litijevih soli.
• Imati polimerni matrični elektrolit ima mikroporoznu strukturu. Sadrži nevodene komponente litijevih soli.

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

Neke litij polimerne ćelije izrađene su od metalnog polimera. Međutim, pri niskim temperaturama parametri takvih baterija značajno se smanjuju zbog kristalizacije polimera.

Postoje razvoji polimernih baterija gdje se koristi metalna anoda. Neke tvrtke uspjele su postići značajno proširenje raspona radne temperature i gustoće struje. Slične vrste baterija mogu se koristiti u raznim kućanskim aparatima i elektronici.

Istodobno, različiti proizvođači koriste različite materijale elektroda, strukturu elektrolita i tehnologiju montaže. Kao rezultat toga, proizvedene baterije mogu imati potpuno različite parametre. No, sve tvrtke koje proizvode takve baterije napominju da stabilnost rada litij-polimerskih baterija osigurava ujednačenost elektrolita iz polimera. To pak ovisi o broju komponenti, kao i o temperaturi polimerizacije.

Opcije baterija već se proizvode s debljinom od samo 1 milimetar. Zahvaljujući tome, proizvođači mogu proizvoditi vrlo kompaktne mobilne uređaje.

Također, komercijalno dostupne litij-polimerske baterije dijele se na:

• Obični.
• Fast-bit.

Uređaj

Litij-polimerne baterije rade na principu premještanja određenog broja polimernih ćelija u poluvodičke tvari, pod uvjetom da su u njih uključeni ioni elektrolita. Rezultat je značajno povećanje vodljivosti. Prema uređaju, ove se baterije razlikuju po elektrolitičkom sastavu.

Bit polimerne tehnologije je da se elektrolit nanosi na plastični film. Ne dopušta provođenje struje, ali omogućuje izmjenu iona. Drugim riječima, polimerni elektrolit zamjenjuje standardni porozni separator impregniran tekućim elektrolitom. Zbog suhe polimerne konstrukcije moguće je osigurati minimalnu debljinu ćelije reda veličine 1 mm, sigurnu primjenu i jednostavnost izrade. Zahvaljujući ovom dizajnu, programeri imaju priliku uvesti takve baterije u cipele, odjeću, minijaturnu opremu i druge uređaje.

Ali suha polimerna baterija ima nedostatke u obliku smanjenja vodljivosti i unutarnjeg otpora polimera, što je neprihvatljivo za brojne moćne mobilne uređaje. Kako bi mala polimerna baterija bila naprednija, u elektrolit se dodaje određeni postotak gel ćelija. Većina komercijalnih baterija koje se trenutno koriste u mobitelima su hibridi polimera i gela. Trenutno su najpopularnije hibridne baterije.

Princip rada

Litij-polimerske baterije imaju princip rada sličan litij-ionskim ćelijama, odnosno rade na reverzibilnosti kemijske reakcije. Ovdje je anoda materijal izrađen od ugljika, gdje se uvode litijevi ioni. U katodi se koriste oksidi vanadija, mangana ili kobalta. Rad takve baterije temelji se na sposobnosti polimera da prijeđu u poluvodičko stanje zbog uključivanja elektrolitičkih iona u njih.

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

Primjena

Litij-polimerske baterije se sve više koriste. Takve baterije mogu značajno povećati vrijeme rada uređaja sa smanjenom težinom baterije. Zahvaljujući tome, moguće je dobiti energetski nosač koji će biti nekoliko puta veći u kapacitetu. Kada koristite baterije koje se brzo prazne, osigurat će se još veći učinak. Stoga su takve baterije izvrsna opcija za radio-upravljane modele zrakoplova i helikoptera, uključujući druge radio-upravljane uređaje.

Primjena Li-Pol baterija omogućuje smanjenje težine baterije i povećanje razdoblja rada uređaja. Litij-polimerske baterije pokazale su se izvrsnim 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 litij-polimerske baterije koriste se kao izvori napajanja, koji su potrebni za elektroničke uređaje koji troše relativno malo struje. To mogu biti prijenosna računala, pametni telefoni i tako dalje. Baterije koje se brzo prazne koriste se u uređajima gdje je potrebna velika potrošnja struje. Slične baterije koriste se u modernim, prijenosnim električnim alatima i radio-upravljanim uređajima.

Ograničenja primjene

Ove će baterije u budućnosti imati široku primjenu u automobilskoj industriji. Danas se koriste za stvaranje novih tehnologija i testiranje električnih vozila. Međutim, postoje određena ograničenja koja sprječavaju svugdje korištenje ovih baterija.

• Litij-polimerske baterije zahtijevaju poseban režim 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 tijekom razdoblja prekomjernog pražnjenja. Za borbu protiv ove pojave, sve takve baterije imaju elektronički sustav koji sprječava prekomjerno pražnjenje i pregrijavanje.
• Ako se litij-polimer baterija zloupotrijebi, može uzrokovati požar.
• Litij-polimersku bateriju ne smijete koristiti odmah nakon punjenja. Za početak, treba ga ohladiti na temperaturu okoline. U suprotnom, baterija može pokvariti.
• Kratki spoj nije dopušten.
• Spuštanje tlaka baterije nije dopušteno.
• Pražnjenje baterije ispod 3 volta.
• Ne zagrijavajte iznad 60 stupnjeva.
• Baterije se ne smiju izlagati mikrovalovima ili pritisku. To može dovesti do dima, požara i ozbiljnijih posljedica.
• Potrebno je zaštititi bateriju od oštećenja i udara. Snažan mehanički utjecaj može dovesti do kršenja unutarnje strukture.

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

Prednosti litij-polimerskih baterija

• Prilično visoka gustoća energije.
• Mali parametar samopražnjenja.
• Nema efekta memorije.
• Litij-polimerske baterije su nešto superiornije od litijskih baterija u smislu kapaciteta baterija i trajanja korištenja.
• Proizvodnja baterija debljine od samo jednog milimetra.
• Primjene u prilično širokom temperaturnom rasponu: od minus 20 do plus 40 stupnjeva Celzija.
• Sposobnost davanja baterije drugačijeg oblika.
• Mali pad napona tijekom pražnjenja.