Lithiumpolymerbatterier

I de tidlige 90'ere, da den industrielle brug af lithium-ion-batterier allerede fik fart, blev de første lithium-batterier i form af pakker udviklet - lithium-polymerbatterier (betegnelse "Li-Pol" eller "Li-Po").

Således er lithiumpolymerbatterier blevet en senere version lithium-ion-batterier. Men hvis der anvendes en flydende elektrolyt i lithium-ion-batterier, er dette i lithium-polymer-modstykker allerede en polymersammensætning ved gelkonsistens. På grund af polymerbasen har batterier af denne type en højere specifik energiintensitet end andre.

Af denne grund er lithiumpolymerbatterier i dag især vidt implementeret i mange mobile enheder, hvor lav vægt er ekstremt vigtigt (gadgets, radiostyret legetøj osv.)

Et typisk lithium-polymerbatteri indeholder fire hoveddele i dens design: en positiv elektrode (anode), en negativ elektrode (katode), en separator og en elektrolyt. En polymer, såsom en mikroporøs polyethylen- eller polypropylenfilm, kan fungere som en separator. Selv hvis elektrolytten praktisk talt er en væske, er polymerkomponenten i batteriet altid til stede.

Den positive elektrode kan på sin side opdeles i tre dele: et lithiumovergangsmateriale (lithiumcobaltoxid eller lithiummanganoxid), et ledende additiv og et polymerbindemiddel - polyvinylidenfluorid. Hvad angår den negative elektrode, indeholder den også tre dele, kun kulstof (grafit) er til stede på den i stedet for oxider.

Princippet om drift af et lithium-polymerbatteri såvel som princippet om driften af ​​et lithium-ion-batteri er baseret på den reversible inkorporering (interkalkation og afkalkning) af lithiumioner i materialet i de positive og negative elektroder, mens elektrolytten tjener som et ledende medium til lithiumioner, og der er behov for en mikroporøs separator her for at forhindre, at de modsatte elektroder berører hinanden.

Separatoren eliminerer således migrationen af ​​partiklerne i selve elektroderne og passerer kun lithiumioner. I udladet tilstand er spændingen mellem elektroderne i området fra 2,7 til 3 volt, og i den ladede tilstand når den 4,2 volt (for et litium-koboltoxidbatteri). For lithium-jernfosfat (en type lithium-ion-batteri) vil disse værdier være forskellige - fra 1,8 til 2,0 volt i udladet tilstand og fra 3,6 til 3,8 volt i opladet tilstand.

For hvert batteri er de karakteristiske værdier for driftsspændingerne angivet i dokumentationen. Derudover skal hvert batteri være udstyret med et beskyttelseskredsløb, der ikke tillader spændingen at overskride det tilladte interval. Hvis cellerne samles i batterier, efter at de er blevet tilsluttet i serie, er det bydende nødvendigt, at der findes en afbalanceringskontrol, der holder opladningen af ​​hver celle på et acceptabelt niveau.

Lithium-polymerbatterier adskiller sig traditionelt fra konventionelle lithium-ion-batterier i en fleksibel snarere end en stiv ramme. Som et resultat viser det sig, at cellen ikke kun er 20% lettere, men har også en enorm fordel, hvilket er muligheden for at fremstille batterier med næsten enhver ønsket form (til bærbare computere, tablets og andre mobile enheder er dette ekstremt vigtigt). Derudover er niveauet for selvudladning af lithiumpolymerbatterier kun ca. 5% pr. Måned.

Endelig skal det bemærkes, at antallet af driftscyklusser, som for lithiumpolymerbatterier når 900. Og ved udledningsstrømme på 2C (dobbelt så meget som den nominelle kapacitet) formindskes kapaciteten af ​​husholdningsbatterier af denne type kun med 20% over hele levetiden.Til specielle anvendelser, med atypisk store driftsstrømme, er der udviklet specielle lithium-polymerbatterier, som sikkert kan overføre strømme til belastningen i en størrelsesorden, der er højere end den nominelle værdi.