Литиево-полимерната батерия е най-разпространената технология за батерии, която използваме всеки ден. Но знаете ли принципа на работа и конструкцията на литиево-полимерните батерии?
Принципът на работа и конструкцията на Li-polymer батериите са идентични с тези на Li-ion батериите. Тези батерии работят на принципа на деинтеркалация и интеркалация на литиеви йони от положителни електродни материали към отрицателни електродни материали. Нека първо прегледаме производствения процес на литиево-полимерна батерия.
Подобните на сандвич клетки (фиг. 2) се състоят от графитен електрод (отрицателен), електрод от литиев метален оксид (положителен) и разделителен слой. Литиевият метален оксид се основава на манганови, никелови или кобалтови оксидни съединения или смес от тях.
В някои клетки с по-ниско ниво на напрежение се използва железен фосфат като алтернатива под формата на литиево-железни фосфатни клетки. Съставът влияе върху свойствата на батерията и варира според производителя и степента на качество.
Фиг. 2. Основна конструкция на литиево-йонни клетки. Диаграма: © University of Siegen
Важни критерии, които отличават литиево-полимерните батерии от другите видове клетки:
oLi-ion клетките имат фиксиран корпус от неръждаема стомана или алуминий. Корпусът обикновено е с цилиндрична форма („кръгли клетки“). Предлагат се обаче и правоъгълни форми.
Недостатъци: относително високи разходи за инструменти за производство на корпуси; ограничени размери.
Предимства: здрав, механично здрав корпус, което прави батерията трудна за повреда. Процесът на лазерно заваряване запечатва клетките.
Литиево-полимерните клетки, известни също като меки или торбички, имат тънък и донякъде „мек“ корпус – като торбичка – направен от дълбоко изтеглено алуминиево фолио. Предимно призматичният корпус може да бъде произведен по-лесно и евтино от твърдите корпуси на литиево-йонни клетки. Другите компоненти във фолио с тънък слой (< 100 µm) също могат да се произвеждат масово на сравнително ниска цена.
Клетките са леки, тънки и могат да бъдат направени в широка гама от форми и размери. Могат да се постигнат както големи формати, така и височини под 1 mm. Клетките обаче изискват внимателно механично боравене.
Фолиото на корпуса е покрито от двете страни с пластмаса. Вътрешност: полиолефини, устойчиви на клетъчните компоненти. Отвън: полиамид, устойчив на външна среда. Този водоустойчив ламинат е заварен и обгражда клетката, включваща катод, анод и сепаратор.
Критична точка беше изпълнението на дефлектора в зоната на терасата. Допълнително заварено фолио към дефлектора повишава уплътнението в тази зона на заварката на „корпуса“.
o Комплект електроди: В литиево-полимерните батерии комплектът електроди се състои от вещество на базата на въглерод (графит+добавки), залепено върху метален субстрат. Катодът се състои от триизмерни литирани кобалтови оксиди или смесени оксиди от никел/манган/кобалт (NMC), също залепени върху метален субстрат. На двата електрода има дефлектори. Те са навити около сърцевината заедно със сепаратора, обикновено трислоен полиолефин. Сърцевината обикновено се състои от плосък щифт, за да се създаде правоъгълна намотка. Намотката се намира в долната част на фолиото на торбичката, което е частично сгънато и поставено върху намотката. Уплътнението се създава чрез заваряване на фолиото.
o Дизайн: Предимство е почти неограничената гама от размери и формати, благодарение на липсата на твърд стоманен корпус и компактната конструкция. По-специално, възможността за проектиране на много плоски клетки отличава технологията на литиево-полимерните батерии. Такива батерии могат да бъдат по-тънки от 1 мм.
Това води до значителна свобода на дизайна за крайния продукт. Индивидуалните размери могат да бъдат реализирани дори при малки партиди, докато пространството, запазено за батерията, може да се използва с пълния си потенциал.
o Енергийна плътност: Енергийната плътност на тези клетки е по-висока от тази на другите видове. В сравнение с общото им тегло, литиево-полимерните клетки имат малко по-висока енергийна плътност от литиево-йонните клетки. Подобно на литиево-йонните батерии, те могат лесно да бъдат свързани паралелно, за да позволят по-висок капацитет.
o Саморазреждане: Допълнително предимство на LiPo клетките е тяхната относително ниска скорост на саморазреждане.
Въпреки това те трябва да бъдат защитени от презареждане, дълбоко разреждане и екстремни температури.
o Одобрение: Разпространението на литиево-полимерни клетки на пазара потвърждава предимствата и приемането на тази технология. Много от клетките на пазара са сертифицирани. Преди да се използва конкретна клетка, трябва да се провери дали има одобрение и дали производителят разполага с инструментите, необходими за производството
VTC Power Co., Ltd， Литиево-полимерна батерия ， Литиево-полимерна батерия ， Литиево-полимерна батерия ， Литиево-йонни клетки ， Литиево-полимерни батерии ， Литиева батерия по поръчка
