Литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po). Источники питания и зарядные устройства

Литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po)

Технологии производства аккумуляторов не стоят на месте и постепенно Ni-Cd (никель-кадмиевые) и Ni-MH (никель-металл-гидридные) аккумуляторы вытесняются на рынке аккумуляторами, в основе производства которых используются литиевые технологии. Литий-полимерные (Li-Po) и литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы всё чаще используются в различных электронных устройствах в качестве источника тока

Литий – серебристо-белый, мягкий и пластичный металл, твёрже натрия, но мягче свинца. Литий – самый легкий металл в мире! Его плотность составляет 0,543 г/см3. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой. Месторождения лития имеются в России, Аргентине, Мексике, Афганистане, Чили, США, Канаде, Бразилии, Испании, Швеции, Китае, Австралии, Зимбабве и Конго

Экскурс в историю

Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в 1912 году, но только спустя шесть десятилетий, в начале 70-х годов, они впервые были внедрены в бытовые устройства.

Причем, подчеркну, это были именно батареи. Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы (перезаряжающиеся батареи) оказались неудачными из-за проблем, связанных с обеспечением безопасности их эксплуатации. Литий, самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды, характеризуются высоким напряжением, и превосходной емкостью. Но в результате многочисленных исследований в 80-х годах было выяснено, что циклическая работа (заряд – разряд) литиевых аккумуляторов приводит к изменениям на литиевом электроде, в результате которых уменьшается тепловая стабильность и появляется угроза выхода теплового состояния из-под контроля. Когда это происходит, температура элемента быстро приближается к точке плавления лития – и начинается бурная реакция с воспламенением выделяющихся газов. Так, например, большое количество литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов, поставленных в Японию в 1991 году, было отозвано после нескольких случаев их воспламенения.

Из-за свойственной литию неустойчивости исследователи обратили свой взор в сторону неметаллических литиевых аккумуляторов на основе ионов лития. Немного проиграв при этом с плотностью энергии и приняв некоторые меры предосторожности при заряде и разряде, они получили более безопасные так называемые литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы.

Плотность энергии Li-ion аккумуляторов обычно в несколько раз превышает плотность стандартных NiCd и NiMH аккумуляторов. Благодаря применению новых активных материалов это превосходство ежегодно увеличивается. В дополнение к большой емкости Li-ion аккумулятор при разряде ведет себя аналогично никелевым аккумуляторам (форма их разрядных характеристик похожа и отличается лишь напряжением).

На сегодня существует множество разновидностей Li-ion аккумуляторов, причем можно долго говорить о преимуществах и недостатках того или иного типа, но отличить их по внешнему виду невозможно. Поэтому отметим только те достоинства и недостатки, которые свойственны всем типам этих устройств, и рассмотрим причины, вызвавшие появление на свет литий-полимерных (Li-Po) аккумуляторов.

Li-ion аккумулятор всем был хорош, но проблемы с обеспечением безопасности его эксплуатации и высокая стоимость привели учёных к созданию литий-полимерного аккумулятора (Li-pol или Li-po).

Основное их отличие от Li-ion отражено в названии и заключается в типе используемого электролита. Первоначально, в 70-х годах, применялся сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом, благодаря чему они имеют гибкую пластиковую оболочку, имеют меньший вес, большую токоотдачу и могут быть использованы в качестве силовых аккумуляторов для устройств с мощными электродвигателями.

Такая конструкция упрощает процесс производства, характеризуется более высокой безопасностью и позволяет выпускать тонкие аккумуляторы произвольной формы. Минимальная толщина элемента составляет около одного миллиметра, так что разработчики оборудования свободны в выборе формы, очертаний и размеров, вплоть до внедрения его во фрагменты одежды.

Основные преимущества

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы при одинаковом весе превосходят по энергоемкости никелевые (NiCd и Ni-MH) аккумуляторы

Низкий саморазряд

Высокое напряжение единичного элемента (3.6-3.7V против 1.2V-1.4 у NiCd и NiMH), что упрощает конструкцию – зачастую аккумулятор состоит только из одного элемента. Многие производители применяют в различных компактных электронных устройствах (сотовые телефоны, коммуникаторы, навигаторы и пр.) именно такой одноэлементный аккумулятор

Толщина элементов от 1 мм

Возможность получать очень гибкие формы

Недостатки

Аккумулятор подвержен старению, даже если он не используется и просто лежит на полке. По вполне очевидным причинам производители об этой проблеме умалчивают. Часы начинают тикать с того момента, как аккумуляторы произвели на заводе, и снижение емкости является результатом повышения внутреннего сопротивления, которое в свою очередь порождается окислением электролита.

В итоге внутреннее сопротивление достигнет такого уровня, когда аккумулятор больше не сможет отдавать накопленную энергию, хотя ее в аккумуляторе будет достаточно.Через два или три года он часто становится непригодным к использованию.

Более высокая стоимость по сравнению с NiCd и Ni-MH аккумуляторами

При использовании литий-полимерных аккумуляторов, всегда есть риск их воспламенения, которое может случиться вследствие замыкания контактов, от неправильной зарядки, или механического повреждения аккумулятора. Так как температура горения лития очень высока (несколько тысяч градусов), то он может воспламенить рядом стоящие предметы и вызвать пожар.

Основные характеристики Li-Po аккумуляторов

Как было сказано выше, литий-полимерные аккумуляторы при одинаковом весе превосходят по энергоемкости NiCd и Ni-MH аккумуляторы в несколько раз. Срок службы современных Li-Po аккумуляторов, как правило, не превышает 400-500 циклов заряд-разряд. Для сравнения, срок службы современных Ni-MH аккумуляторов с низким саморазрядом составляет 1000-1500 циклов.

Технологии производства литиевых аккумуляторов не стоят на месте и названные выше цифры в любой момент могут потерять актуальность, т.к. производители аккумуляторов с каждым месяцем наращивают их характеристики за счёт внедрения новых технологических процессов их производства.

Из всего многообразия литий-полимерных аккумуляторов, имеющихся в продаже, можно выделить две основные группы – быстро-разрядные (Hi Discharge) и обычные. Отличаются они между собой максимальным разрядным током – его указывают или в амперах, или в единицах емкости аккумулятора, обозначаемой буквой «С».

Области применения Li-Po аккумуляторов

Применение Li-Po аккумуляторов позволяет решить две важные задачи – увеличить время работы устройств и снизить вес батареи

Обычные Li-Po аккумуляторы применяются в качестве источников питания в электронных устройствах с относительно небольшим токопотреблением (мобильные телефоны, коммуникаторы, ноутбуки и т.д.).

Быстро-разрядные литий-полимерные аккумуляторы часто называют «силовыми» – такие аккумуляторы применяются для питания устройств с высоким токопотреблением. Ярким примером применения «силовых» Li-Po аккумуляторов являются радиоуправляемые модели с электродвигателями и современные гибридные автомобили. Именно в этом сегменте рынка происходит основная конкурентная борьба различных производителей Li-Po аккумуляторов.

Единственная область, где пока литий-полимерные аккумуляторы уступают никелевым – это область супервысоких (40-50С) разрядных токов. По цене, в пересчете на емкость, литий-полимерные аккумуляторы стоят примерно столько же, сколько NiMH. Но в этом сегменте рынка уже появились конкуренты – литий-фосфатные аккумуляторы (Li-Fe), технология производства которых развивается с каждым днём.

Зарядка Li-Po аккумуляторов

Заряд большинства Li-Po аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму – от источника постоянного напряжения 4.20V/элемент с ограничением тока в 1С (некоторые модели современных силовых Li-Po аккумуляторов позволяют заряжать их током в 5С). Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.

1-0.2С. До перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1C аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 1-2 часов. К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда – не хужу 0,01 V/банку.

Из представленных на рынке зарядных устройств можно выделить два основных типа – простые, не «компьютерные» зарядники в ценовой категории 10-40$, предназначенные только для литиевых аккумуляторов, и универсальные зарядные устройства в ценовой категории 80-400$, предназначенные для обслуживания различных типов аккумуляторов.

Первые, как правило, имеют только светодиодную индикацию заряда, количество банок и ток в них выставляются перемычками или путём подключения аккумулятора к различным разъемам на зарядном устройстве. Достоинство таких зарядных устройств – низкая цена. Главный недостаток – некоторые из таких устройств не умеет правильно определять окончание заряда. Они определяют лишь момент перехода от режима стабилизации тока к режиму стабилизации напряжения, что составляет примерно 70-80% емкости.

Простое зарядное устройство для заряда Li-Po аккумуляторов

У второй группы зарядников возможности намного шире, как правило, они все показывают напряжение, ток, и емкость в мАч, которую аккумулятор «принял» в процессе заряда, что позволяет более точно определять, насколько заряжен аккумулятор. При использовании зарядного устройства самое главное – правильно выставить на заряднике нужное количество банок в батарее и ток заряда, который, как правило, равен 1C.

Универсальное зарядное устройство для зарядки аккумуляторов

Эксплуатация Li-Po аккумуляторов и меры предосторожности

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» из существующих, т.е. требуют обязательного соблюдения нескольких несложных правил. Перечислим их в порядке убывания опасности:

– Перезаряд аккумулятора – заряд до напряжения, превышающего 4. 20V на банку

– Короткое замыкание аккумулятора

– Разряд токами, превышающими нагрузочную способность или приводящим к нагреву Li-Po аккумулятора cвыше 60°С

– Разряд ниже напряжения 3V на банку

– Нагрев аккумулятора выше 60?С

– Разгерметизация аккумулятора

– Хранение в разряженном состоянии

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, всех остальных – к полной или частичной потере емкости

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:

Чтобы не было пожара, надо иметь нормальный зарядник и правильно выставлять на нем число заряжаемых банок

Необходимо также использовать разъемы, исключающие возможность короткого замыкания батареи и контролировать ток, потребляемый устройством, в котором установлен Li-Po аккумулятор

Необходимо быть уверенным, что ваше электронное устройство,в котором установлен аккумулятор не перегревается. При +70?С в аккумуляторе начинает идти «цепная реакция», превращающая запасенную им энергию в тепло, аккумулятор буквально растекается, поджигая все, что может гореть

Если замкнуть почти разряженный аккумулятор, то пожара не будет, он тихо и мирно «умрет» из-за переразряда

Следите за напряжением в конце разряда аккумулятора и обязательно отключайте его после работы

Разгерметизация – так же причина выхода литиевых аккумуляторов из строя. Внутрь элемента не должен попадать воздух. Это может произойти при повреждении внешнего защитного пакета (аккумулятор запаян в пакет наподобие термоусадочной трубки) в результате удара, или повреждения острым предметом, или при сильном перегреве вывода аккумулятора при пайке. Вывод – не ронять с большой высоты и паять аккуратно

Хранить аккумуляторы, судя по рекомендациям производителей, следует в заряженном на 50-70% состоянии, лучше в прохладном месте, при температуре не выше 30°С. Хранение в разряженном состоянии отрицательно сказывается на сроке службы. Как и у всех аккумуляторов, у литий-полимерных есть небольшой саморазряд.

Сборка Li-Po батарей

Для получения батарей с высокой токоотдачей или большой емкости используют параллельное соединение аккумуляторов. Если вы покупаете готовую батарею, то по маркировке можно узнать, сколько в ней банок и как они соединены. Буква Р (parallel) после числа обозначает количество соединенных параллельно банок, a S (serial) – последовательно. Например, «Kokam 1500 3S2P» обозначает батарею, соединенную последовательно из трех пар аккумуляторов, и каждая пара образована двумя параллельно соединенными аккумуляторами емкостью по 1500 мАч, т.е. емкость батареи будет 3000 мАч (при соединении параллельно емкость возрастает), а напряжение – 3,7V х 3=11,1V.

Если вы покупаете аккумуляторы отдельно, то перед соединением их в батарею нужно уравнять их потенциалы, особенно это касается варианта параллельного включения, так как при этом одна банка начнет заряжать другую и зарядный ток может превысить значение 1C. Желательно, все купленные банки перед соединением разрядить до 3V током около 0.1- 0.2С. Напряжение надо контролировать цифровым вольтметром с точностью не ниже 0.5%. Это обеспечит надежное функционирование батареи в будущем.

Выравнивание потенциалов (балансировку) также желательно проводить даже уже на собранных фирменных батареях перед их первым зарядом, так как многие фирмы, собирающие элементы в батарею, не балансируют их перед сборкой.

Из-за падения емкости в результате эксплуатации ни в коем случае нельзя добавлять новые банки последовательно старым – батарея будет при этом разбалансирована.

Конечно, также нельзя соединять в батарею аккумуляторы разных, даже близких емкостей – например 1800 и 2000 мАч, а также использовать в одной батарее аккумуляторы разных производителей, поскольку различное внутренне сопротивление приведет к разбалансировке батареи.

При пайке следует соблюдать аккуратность, нельзя допускать перегрева выводов – это может нарушить герметизацию и навсегда «убить» еще не поработать аккумулятор. Некоторые Li-Po аккумуляторы поставляются с уже припаянными кусочками текстолитовой печатной платы к выводам для удобства распайки проводов. При этом добавляется лишний вес – около 1 г на элемент, зато греть места для припайки проводов можно гораздо дольше – стеклотекстолит плохо проводит тепло. Провода с разъемами следует закрепить на корпусе батареи, хотя бы скотчем, чтобы случайно не оторвать их при многократном подключении к зарядному устройству

Нюансы применения Li-Po аккумуляторов

Приведу еще несколько полезных примеров, вытекающих из ранее сказанного, но неочевидных на первый взгляд …

При больших зарядных токах (2 А и более) использование тонких проводов от зарядного устройства до батареи, а также подключение «крокодилами», а не штатными разъемами батареи к заряднику приводит к паразитному падению напряжения в контактах и проводах, зарядник раньше переходит в режим стабилизации напряжения, что увеличивает время заряда. Например, на заряднике «Triton» при использовании штатных проводов с «крокодилами» время заряда на токе 1,5 А увеличивается на 20 мин по сравнению с толстыми (1 мм2) проводами без «крокодилов».

В течение долгой эксплуатации батареи ее элементы из-за изначального небольшого разброса емкостей становятся несбалансированными – какие-то банки «стареют» раньше других и теряют свою емкость быстрее. При большем числе банок в батарее процесс идет быстрее. Отсюда вытекает следующее правило – необходимо контролировать емкость каждого элемента батареи.

В случае обнаружения в сборке аккумулятора, ёмкость которого отличается от других элементов более, чем на 15-20%, рекомендуется отказаться от использования всей сборки, или из оставшихся аккумуляторов спаять батарею с меньшим количеством элементов.

Не рекомендуется «высаживать в ноль» батарею – это лишний риск разрядить самую «плохую банку» в сборке ниже 3V, из-за чего она еще больше потеряет емкость

Современные зарядные устройства имеют встроенные балансиры (balancer), которые позволяют заряжать все элементы в батареи отдельно под чётким контролем. Если зарядное устройство не оборудовано балансиром, то его необходимо приобрести отдельно и заряд аккумуляторов желательно производить с его использованием.

Внешний балансир – это небольшая плата, подключаемая к каждой банке, содержащая нагрузочные резисторы, схему управления и светодиод, показывающий, что напряжение на данной банке достигло уровня 4.17-4.19V. При превышении напряжения на отдельном элементе порога в 4.17V балансир замыкает часть тока «на себя», не позволяя напряжению превысить критический порог.

Следует добавить, что от переразряда некоторых банок в разбалансированной батарее балансер не спасает, он служит только для защиты от повреждения элементов при заряде и средством определения «плохих» элементов в батарее.

Вышесказанное относится к батареям, составленных из трех элементов и более, для двух-баночных батарей балансиры, как правило, не применяют

По многочисленным отзывам, разряд литиевых аккумуляторов до напрряжения 2.7- 2.8V более губительно сказывается на емкости, чем, например перезаряд до напряжения 4. 4V. Особенно вредно хранить батарею в переразряженном состоянии.

Существует мнение, что литий-полимерные аккумуляторы нельзя эксплуатировать при отрицательных температурах. Действительно, в технических характеристиках на батареи указан рабочий диапазон 0-50°С (при 0°С сохраненяется 80% емкости аккумулятора). Но тем не менее, использовать Li-Po аккумуляторы при отрицательных температурах, около-10…-15°С, можно. Дело в том, что не нужно перед использованием морозить батарею – положите ее в карман, где тепло. А в процессе использования внутреннее выделение тепла в аккумуляторе оказывается в данный момент полезным свойством, не позволяя батарее замерзнуть. Конечно, отдача аккумулятора будет несколько ниже, чем при нормальной температуре.

Заключение

Учитывая, какими темпами двигается технический прогресс в области электрохимии, можно предположить, что будущее за литиевыми технологиями накопления энергии, если их не догонят топливные элементы. Поживем – увидим…

Никель-металлгидридные аккумуляторы

Никель-металлгидридные аккумуляторы Исследования в области технологии изготовления NiMH аккумуляторов начались в семидесятые годы и были предприняты как попытка преодоления недостатков никель-кадмиевых аккумуляторов. Однако применяемые в то время металл-гидридные

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы Литий является самым легким металлом, в то же время он обладает и сильно отрицательным электрохимическим потенциалом. Благодаря этому литий характеризуется наибольшей теоретической удельной электрической энергией. Вторичные источники

Заряд литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов

Заряд литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов Зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов подобно зарядному устройству для свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA) в части ограничения напряжения на аккумуляторе. Основные различия между ними заключаются в том, что у зарядного

Литий-полимерные аккумуляторы

Литий-полимерные аккумуляторы Литий-полимерные аккумуляторы (Li-pol) – последняя новинка в литиевой технологии. Имея примерно такую же плотность энергии, что и Li-ion аккумуляторы, литий-полимерные допускают изготовление в различных пластичных геометрических формах,

Li-Fe аккумуляторы

Li-Fe аккумуляторы Современная электроника предъявляет все более высокие требования к мощности и емкости источников энергии. В то время как никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы вплотную приблизились к своему теоретическому пределу, литий-ионные

4. Полимерные материалы и изделия для полов

4. Полимерные материалы и изделия для полов Уже на протяжении нескольких десятилетий при обустройстве полов в общественных зданиях, вспомогательных помещениях промышленных предприятий широко используются полимерные материалы и изделия – в виде рулонных (линолеум,

16.

1.1.1. Полимерные конъюгаты

16.1.1.1. Полимерные конъюгаты Полимерные конъюгаты (этим термином объединяют химически связанные с полимерной основой препараты и просто молекулярные соединения на полимерной подложке) имеют размеры от 5 до 20 нм и представляют собой наиболее простой тип наночастиц,

16.1.1.2. Полимерные мицеллы (самоорганизация структур из полимеров и препарата)

16.1.1.2. Полимерные мицеллы (самоорганизация структур из полимеров и препарата) Известно, что амфифильные блок-сополимеры (то есть полимеры, содержащие одновременно и гидрофильные, и гидрофобные участки) в водных растворах могут самопроизвольно образовывать сложные

16.1.1.3. Полимерные наночастицы (дисперсия или инкапсуляция лекарственных препаратов в полимерных структурах)

16.1.1.3. Полимерные наночастицы (дисперсия или инкапсуляция лекарственных препаратов в полимерных структурах) Этот класс фармакологических объектов основан на использовании коллоидных частиц из твердых полимеров, имеющих размеры от 50 до нескольких сотен нанометров. В

Сверхъемкие аккумуляторы

Сверхъемкие аккумуляторы О таких аккумуляторах мечтают во многих отраслях техники и промышленности. Представьте себе автомобиль. Вместо бака с горючим он возит небольшой ящичек с аккумуляторами. Изредка водитель автомобиля подключает клеммы к электрической сети, а на

АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ

АККУМУЛЯТОРЫ И СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ На первых спутниках Земли аппаратура потребляла относительно небольшие мощности тока и время работы ее было очень непродолжительным. Поэтому в качестве первых космических источников энергии успешно применялись обыкновенные

8.

 БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ 8.1. Технические требования Вопрос 268. Допускается ли применение типовых баков хранения нефтепродуктов для замены существующих баков-аккумуляторов?Ответ. Такое применение не допускается (п. 8.1.3).Вопрос 269. Каковы требования к помещениям, в которых

Глава 5 Тепловые аккумуляторы

Глава 5 Тепловые аккумуляторы Устройство и принцип работы или пуск двигателя «на халяву» Среди технических средств, обеспечивающих уверенный запуск двигателя зимой, выделяется одно оригинальное, в буквальном смысле не требующее дополнительной энергии. Это устройство

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ 8.1. Технические требования8.1.1. Баки-аккумуляторы изготавливаются по специально разработанным проектам. На всех вновь вводимых и эксплуатируемых баках-аккумуляторах устанавливаются наружные усиливающие конструкции для предотвращения разрушения

8.

 БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ

8. БАКИ-АККУМУЛЯТОРЫ 8.1. Технические требования8.1.1. Баки-аккумуляторы изготавливаются по специально разработанным проектам. На всех вновь вводимых и эксплуатируемых баках-аккумуляторах устанавливаются наружные усиливающие конструкции для предотвращения разрушения

Литий полимерный аккумулятор отличие от ионного

Существует 2 типа источников питания на основе лития. В настоящее время на большинстве устройств и гаджетов используются батареи литий-ионного типа. Особые требования к условиям эксплуатации не позволяют массово применять li-pol аккумуляторы. Однако встречается промежуточный гибридный вариант.

Содержание

1. Особенности литиевых аккумуляторов
2. Литиево-ионные аккумуляторы
3. Литиево-полимерные батареи
4. Принципиальные отличия
5. Особенности использования литиевых АКБ
6. Видео о литий полимерных аккумуляторах и их отличии от ионных

Особенности литиевых аккумуляторов

Первые экспериментальные батареи на основе лития без возможности подзарядки появились в начале прошедшего века. Однако их применение началось в 70 гг. Они характеризовались большой емкостью и напряжением. Однако нестабильность лития приводила к воспламенению элементов при циклической работе.

Ввиду этого в 90 гг. от металлических батарей перешли к ионным. В совокупности с некоторыми мерами это позволило достичь приемлемой безопасности. Хотя на ion-li вариантах плотность энергии сократилась в сравнении с металлическими, она вдвое выше характеристик предшествующих никель-кадмиевых моделей.

К тому же существует возможность повышения показателей путем применения активных материалов.

Высокое напряжение энергетических элементов позволило упростить конструкцию. Отсутствие эффекта памяти упрощает эксплуатацию. При этом особенности разрядки не отличаются.

К плюсам литиевых аккумуляторов относят:

• большую емкость ввиду высокой плотности энергии;
• высокое напряжение единичного элемента;
• простоту эксплуатации.

Выявлен ряд минусов:

• система защиты усложняет конструкцию и повышает стоимость;
• старение происходит и без эксплуатации.

Литиево-ионные аккумуляторы

На первых батареях в качестве электролита использовали кобальт и марганец. Причем производительность определялась его составом. Позже конструкцию модернизировали, и фактором продуктивности стало количество элементов. Номинальное напряжение каждого равно 3,7 В.

Энергетические элементы включают электроды и сепаратор. Для изготовления анодов используют медь, катодов – алюминий. Они соединены клеммами-токосъемниками. Сепаратор пропитан электролитом. Несколько элементов помещают в пластиковый корпус с контролирующей электроникой.

Ввиду чувствительности литий-ионных АКБ к перепадам напряжения, повышенному току и т. д. их оснащают системой стабилизации и механизмом ограничения тока.

Литиево-полимерные батареи

В 70 гг. XX в. началась разработка литий полимерного аккумулятора, отличие от ионного которых должно было повысить безопасность и снизить стоимость. Для этого жидкий электролит заменили на твердое вещество наподобие пластиковой пленки. Оно контактно взаимодействует с активными пластинами. В итоге получились более дешевые и безопасные энергетические элементы, независимые от стандартного формата ячеек. Последнее означает произвольные габариты и форму. Безопасность возросла за счет введения защиты от перезаряда и невозможности утечки электролита. К тому же исключено образование дендритов.

Полимерный аккумулятор отличается еще рядом положительных особенностей: вдвое большая емкость, чуть меньшая масса, замедленный износ. Однако ввиду низкой электропроводности из-за большого внутреннего сопротивления они способны функционировать при температуре от 60 до 100°C, позволяющей повыситься электропроводности до приемлемой. Эта особенность сохранилась по сей день. Она обуславливает необходимость размещения полимерных АКБ в теплоизолированных корпусах с нагревательными элементами. Поэтому их применяют в качестве дополнительных источников питания на оборудовании, служащем в условиях теплого климата. Потенциальные возможности использования дополнительно ограничивает чувствительность литиево-полимерных аккумуляторов к ударам.

Малая распространенность обуславливает большую стоимость и проблемы с обслуживанием.

Для приспособления li-polymer аккумуляторов к общераспространенным условиям эксплуатации добавили некоторое количество гелевого электролита, чтобы увеличить электропроводность. Это гибридные или литий-ион полимерные батареи. Однако производители редко используют полное обозначение и обычно называют их просто литий-полимерными.

По рабочим характеристикам батареи li-pol типа близки к литий-ионным. Отличие аккумуляторов li-ion от li-pol состоит в чуть большей удельной энергии последних, что позволяет получить ту же производительность при меньших размерах. Ввиду этого они актуальны для компактных, легких устройств: квадрокоптеров, камер наблюдения, страйкбольных ружий. К тому же выше безопасность из-за меньшего риска утечки электролита. Эксплуатационные параметры позволяют использовать гибридные АКБ наравне с литий-ионными. Однако цена производства аккумуляторов li-polimer больше на 10-30%, чем обусловлено существенно меньшее распространение. Хотя, считается, что в случае перехода производителей на данную технологию, эти батареи наоборот окажутся дешевле.

Принципиальные отличия

Конструктивное отличие состоит в агрегатном состоянии электролита. В литий-ионных вариантах это жидкость, в li-polymer – твердое вещество, в гибридных – твердый материал, пропитанный гелем. Это обуславливает разницу в параметрах.

Особенности использования литиевых АКБ

По эксплуатационным особенностям литиевые аккумуляторы аналогичны, поэтому для пользователей нет разницы, аккумулятором li-polymer или li-ion типа оснащены гаджеты.

Оптимальным температурным режимом являются комнатные условия. При нагреве возрастает производительность, однако это ускоряет износ. Минимальное пороговое значение — -20°C.

Литиевые батареи нежелательно доводить до полного разряда. Восполнение энергии осуществляют в температурном интервале 5-45°C. При температурах от 5 до 0°C подают десятую долю тока. При отрицательных температурах зарядка аккумулятора недопустима. Процесс осуществляется в 2 этапа: до 70% идет восполнение энергии постоянным током, равным номинальной емкости, далее – постоянным напряжением. Общая длительность – около 3 часов. Такая технология и чувствительность АКБ к перегрузкам, перепадам и т. д. обуславливают необходимость применения оригинального оборудования.

Срок эксплуатации составляет 900 полных циклов, что равно 2-3 годам. Однако снижение емкости начинает проявляться спустя год.

Видео о литий полимерных аккумуляторах и их отличии от ионных

 

 

 

Как вам статья?

Аккумулятор LiPo

(3,7 В, одноэлементный) – ThinkRobotics.com

Мы предлагаем широкий ассортимент одноэлементных литий-ионных полимерных (также известных как «липо» или «липоли») аккумуляторов, тонких, легких и мощных. Выходное напряжение колеблется от 4,2 В при полной зарядке до 3,2 В. В то время как номинальное напряжение батареи остается на уровне 3,7 В, что также является безопасным напряжением для хранения батареи.

Аккумуляторы поставляются либо с 2-контактным разъемом JST-PH, либо без разъема и включают необходимую схему защиты.

Встроенная схема защиты не позволяет напряжению батареи стать слишком высоким (чрезмерная зарядка) или низким (чрезмерное использование), что означает, что батарея отключится, когда полностью разрядится при напряжении 3,0 В. Это также защитит от короткого замыкания на выходе. Однако даже с этой защитой важно использовать зарядное устройство LiIon/LiPoly с постоянным напряжением/постоянным током для подзарядки со скоростью 2 А или менее (лучше всего 500 мА). Мы предлагаем наше зарядное устройство Micro Lipo, которое по умолчанию имеет ток 100 мА. Вы также можете установить Micro Lipo на скорость 500 мА для более быстрой зарядки.

ПРИМЕЧАНИЕ : Мы можем предоставить индивидуальные LiPo аккумуляторы для оптовых заказов по запросу. Пожалуйста, свяжитесь с нами для цитаты.

Физические размеры

Чтобы упростить точное использование этих батарей и помочь в использовании с оптимальной конструкцией корпуса, мы предоставляем ниже правильный размер куба, необходимый для размещения каждой батареи:

1. 30 мАч: 15,40 мм X 10,10 мм X 4,10 мм
2. 50 мАч:   16 мм X 9,5 мм X 3,8 мм
3. 160 мАч: 20,30 мм X 10,20 мм X 4,10 мм
4. 180 мАч:  26 мм X 10 мм X 3,5 мм
5. 250 мАч:  35,50 мм X 9,05 мм X 4,0 мм
6. 300 мА·ч: 26,8 мм X 11,5 мм X 3,7 мм
7. 350 мАч: 31,70 мм X 19,75 мм X 4,40 мм
8. 400 мАч (квадратный дизайн): 30,60 мм X 19,60 мм X 4,50 мм
   
9. 400 мАч (узкая конструкция) : 46,80 мм X 8,90 мм X 4,80 мм
   
10. 450 мАч (узкая конструкция):  43,00 мм X 9,40 мм X 4,80 мм
11. 500 мАч:  37,50 мм X 25,10 мм X 3,95 мм
12. 1000 мАч: 49,40 мм X 32,20 мм X 4,10 мм
13. 1950 мАч: 61,80 мм X 43,40 мм X 6,0 мм
14. 2000 мА·ч: 61,00 мм X 50,00 мм X 3,3 мм
    
15. 3000 мАч: 64,80 мм X 49,50 мм X 4,90 мм
16. 3500 мАч: 77,20 мм X 63,10 мм X 3,60 мм
17. 250 мАч (длиннее): 46,20 мм X 10,30 мм X 45,2 мм

 

 

Учебник

Литий-полимерный аккумулятор LiPo (3,7 В, одноэлементный)

Литий-полимерный аккумулятор LiPo 400 мАч

Хороший продукт, отличный сервис. )

Липо аккумулятор

Хороший товар. Хорошо работает.

Отлично работает.

Отлично работает. Дайте новую жизнь моим наушникам Bluetooth.

Загрузить еще

Используйте стрелки влево/вправо для перемещения по слайд-шоу или смахивайте влево/вправо при использовании мобильного устройства

Полимерные электролиты для литий-полимерных аккумуляторов

Лижень Длинный, ^и Шуаньцзинь Ван, ^и Мин. Сяо ^и и Юэчжун Мэн* ^и

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Ключевая лаборатория низкоуглеродной химии и энергосбережения провинции Гуандун/Главная государственная лаборатория оптоэлектронных материалов и технологий, Школа материаловедения и инженерии, Университет Сунь Ятсена, Гуанчжоу 510275, КНР
Электронная почта: [email protected]. edu.cn

Аннотация

В этом обзоре обсуждаются современные полимерные электролиты с точки зрения их электрохимических и физических свойств для их применения в литий-полимерных батареях. Мы делим полимерные электролиты на две большие категории: твердые полимерные электролиты и гелевые полимерные электролиты (GPE). Сначала представлены требования к рабочим характеристикам и механизмы переноса ионов полимерных электролитов. Затем систематически описываются системы твердых полимерных электролитов, включая сухие твердые полимерные электролиты, системы полимеров в соли (каучуковые электролиты) и полимерные электролиты с одиночной проводимостью ионов. Твердые полимерные электролиты по-прежнему имеют плохую ионную проводимость, которая ниже 10 ⁻⁵ S см ⁻¹ . Для дальнейшего улучшения ионной проводимости были изучены многочисленные новые типы солей лития, а неорганические наполнители были включены в твердые полимерные электролиты.