ličio jonų polimerų akumuliatorių technologija

Ličio jonų polimerinių akumuliatorių technologija yra patraukli alternatyva tradiciniams ličio akumuliatoriams, galinti užtikrinti didesnę savitąją galią ir energijos tankį, kartu saugiai veikti plačiame temperatūrų diapazone, nesukeliant terminio išsikrovimo problemos.

Išlaidos

Ličio polimerų akumuliatoriai turi didelių ekonominių pranašumų, palyginti su tradiciniais ličio jonų akumuliatoriais, nes vietoj skystų elektrolitų kaip elektrolito šaltiniai naudojami kieti polimerai - taip išvengiama degių tirpiklių, o elementų konstrukcijos yra plonesnės ir aukštesnėje temperatūroje nebesusidaro dendritai.

Ličio polimerų akumuliatorius sudaro keturios pagrindinės dalys: teigiamasis elektrodas, neigiamasis elektrodas, separatorius ir elektrolitas. Iš polietileno arba polipropileno pagaminta akyta plėvelė sudaro separatorių, kuris atskiria elektrodus, bet kartu leidžia ličio jonams laisvai judėti tarp jų, taip pat gali būti naudojamas laikinai išsijungti, jei akumuliatorius per daug įkaista.

Elektrolitai - tai medžiagos, naudojamos akumuliatoriuose ličio jonams pernešti tarp anodo ir katodo; juos gali sudaryti įvairios medžiagos. Dažniausiai naudojamas organinis tirpalas, nors yra ir kitų variantų, pavyzdžiui, želė polimerų elektrolitai, kurie yra perspektyvūs dėl temperatūros diapazono ir cheminio stabilumo.

Litis yra unikaliomis elektrocheminėmis savybėmis pasižymintis elementas, todėl puikiai tinka baterijų technologijai. Būdamas vienas lengviausių metalų, kurio tankis, palyginti su kitais elementais, yra tik 0,09 g/cm3 , litis pasižymi didesne savitąja energija ir talpa vienam gramui nei kiti metalai; be to, jis puikiai praleidžia elektronus, todėl galima naudoti didesnio energijos tankio baterijas.

Per pastarąjį dešimtmetį akumuliatorių bendrovės stengėsi tobulinti gamybos procesus, kad sumažintų gamybos sąnaudas. BNEF tyrimų duomenimis, dabar pakuočių ir elementų sąnaudos prilygsta vidaus degimo variklių (VDV) sąnaudoms. Deja, akumuliatorių medžiagų kainos tebėra nuolatinė problema, o dėl didėjančios elektromobilių paklausos jų kaina gali išaugti.

Ličio jonų polimerų akumuliatorių kaina ir toliau mažėja, nes mažėja medžiagų sąnaudos, o gamybos procesai tampa efektyvesni. Pramonės lyderiai pasirinko ličio geležies fosfato (LiFePO4) katodus kaip pigesnį katodų variantą, kuris yra 32% pigesnis už brangesnį ličio nikelio mangano kobalto oksidą (NMC). Be to, akumuliatorių gamintojai naudoja mikrojėgelių pirminio apdorojimo metodus, kad sumažintų Ni metalo folijos sąnaudas, ir naujus blokinius kopolimerų elektrolitus, pasižyminčius atsparumu dendritams, išlaikant elementų saugumą.

Sauga

Ličio polimerų akumuliatoriai yra efektyvesni ir rečiau perkaista nei jų skystieji analogai, taip pat yra lankstesni nei skystieji analogai. Be to, šie ličio polimerų akumuliatoriai gali būti laikomi ilgą laiką neprarandant įkrovos, o jų savaiminio išsikrovimo greitis yra mažas. Dėl šių savybių ličio polimerų akumuliatoriai tapo populiariu pasirinkimu elektroniniams prietaisams, elektriniams dviračiams ir elektra varomoms transporto priemonėms maitinti; tačiau su jais reikia elgtis atsargiai, kad būtų išvengta gaisro ar sprogimo; norint tai daryti saugiai, geriausia nenaudojamus akumuliatorius laikyti saugiame lipo maišelyje ar konteineryje; reguliariai tikrinti, ar nėra pažeidimų požymių - jei jie pažeisti, nedelsiant išmesti ir pakeisti naujais.

Kad išvengtumėte gaisro, visada naudokite įkroviklį, kurį akumuliatoriaus gamintojas patvirtino naudoti su savo gaminiais. Be to, visada šalia turėkite sausą gesintuvą, jei kiltų gaisras. Galiausiai niekada nelaikykite ličio polimerų akumuliatorių ar elementų tiesiai po saulės spinduliais, nes dėl to gali pakilti temperatūra ir prasidėti cheminės reakcijos, kurios galiausiai gali sukelti gaisrą.

Perkaitus ličio-polimero akumuliatoriams, jų elektrolitas gali išgaruoti ir užsiliepsnoti, o tai gali sukelti trumpąjį jungimą jų elementuose ir sprogimą, dėl kurio ugnis išplinta po netoliese esančias vietoves. Tokios rizikos neverta prisiimti, kai ji gali kelti pavojų gyvybėms ir netoliese esančioms bendruomenėms.

Ličio jonų akumuliatoriai kelia ne tik perkaitimo, bet ir papildomų saugos problemų. Gamybos metu užteršus mikroskopinėmis metalo dalelėmis, gali susidaryti vidinis trumpasis jungimas. Be to, neigiamųjų elektrodų angliniai skirtukai gali atsiskirti ir neleisti išsikrauti. Teigiamo elektrodo aktyvioji medžiaga gali atsiskirti ir atitinkamai blokuoti įkrovimo arba išleidimo procesus.

Norėdami išvengti galimų problemų, naudotojai turėtų pirkti tik firminius ličio polimerų akumuliatorius iš akredituotų pardavėjų ir įkroviklių bei laikytis visų saugos nurodymų, įskaitant gamintojo rekomenduojamą didžiausią iškrovos srovę ir poliškumo rekomendacijas. Jie taip pat turėtų perskaityti akumuliatoriaus medžiagų saugos duomenų lapą, kad įsitikintų, jog akumuliatorius be problemų tiks jų prietaisui ar programai.

Gyvenimo trukmė

Ličio polimerų akumuliatorių tarnavimo laikas labai skiriasi priklausomai nuo kelių veiksnių, įskaitant jų cheminę sudėtį, konstrukciją ir juos naudojančių prietaisų galios poreikius. Ličio jonų akumuliatoriai suteikia daugiau galios už mažesnę kainą - puikiai tinka daug energijos reikalaujantiems prietaisams; o ličio polimerų akumuliatoriai siūlo saugesnius akumuliatorių sprendimus, kai reikia plonų prietaisų. Pasirinkti tinkamą akumuliatorių savo prietaisui taip pat labai svarbu; ne mažiau svarbu tinkamai jį naudoti.

Kad akumuliatorius veiktų kuo ilgiau, neperkraukite jo ir nelaikykite aukštoje temperatūroje - abu šie veiksniai gali gerokai sutrumpinti jo tarnavimo laiką. Taip pat venkite visiškai jį iškrauti, nes tai gali pažeisti jo vidines grandines ir sutrumpinti tarnavimo laiką.

Apskritai akumuliatoriaus tarnavimo laikas matuojamas įkrovimo ciklais, o ne mėnesiais; pavyzdžiui, akumuliatorius, kurio tarnavimo laikas yra 500 ciklų, po 500 įkrovimų vis dar išlaikys maždaug 80% pradinės talpos.

Tačiau aplinkos sąlygos, pavyzdžiui, laikymo sąlygos, įkrovimo greitis ir iškrovimo gylis, gali gerokai sutrumpinti akumuliatoriaus tarnavimo laiką. Ličio akumuliatoriai skiriasi savo dydžiu, konstrukcija ir elektrodų chemine sudėtimi, o tai lemia jų tarnavimo laiką; paprastai aukštesnės kokybės akumuliatoriai tarnauja ilgiau.

Ličio jonų polimerų akumuliatoriaus ciklo trukmei didelę įtaką gali turėti iškrovos gylis, įkrovimo greitis, temperatūra ir laikui bėgant didėjanti vidinė varža - visi šie veiksniai turi įtakos talpos praradimui ir ankstyvam grandinės gedimui.

Li-polimerinės baterijos ne taip smarkiai išsiplečia, kai yra perkrautos, kaip ličio jonų baterijos; jų išsiplėtimas taip pat būna mažiau pastebimas, o jų ciklo talpa paprastai lenkia kitas ličio baterijų technologijas dėl unikalaus DEE elektrolito, kuris užtikrina puikų jonų laidumą tarp neigiamų ir teigiamų elektrodų, todėl padidėja patikimumas ir ciklo talpa; be to, šie elementai turi patvarias elektrodų dangas, kurios apsaugo nuo dilimo, todėl yra ilgaamžiškesni ir saugesni - sukuriamos saugios baterijos, tinkamos įvairioms programoms ir prietaisams!

Įkrovimas

Ličio polimerų baterijas gali būti sudėtinga tinkamai įkrauti. Labai svarbu, kad naudotojai laikytųsi gamintojo nurodymų ir naudotų veiksmingą įkroviklį, kad šie elementai būtų tinkamai įkrauti, o prieš naudojant bet kokį prietaisą jie turi būti visiškai įkrauti. Jų vidinė struktūra yra sudėtinga, nes įkrovimui reikia keliauti per kelias sąsajas, pavyzdžiui, katodo ir elektrolito sąsają, neigiamo elektrodo tinklelį ir elektrolitą. Ličio polimerų akumuliatoriai gali būti perkrauti, todėl labai svarbu reguliariai stebėti akumuliatoriaus įkrovos lygį, nes kartais gali įvykti perkrova.

Ličio polimerų akumuliatoriai visiškai įkrauti užtikrina didesnę įtampą ir energiją, be to, yra mažiau jautrūs temperatūros pokyčiams nei kitų tipų akumuliatoriai. Ličio polimerų akumuliatorius taip pat galima įkrauti kelis kartus, nedidinant jų eksploatavimo trukmės; tačiau įkrauti reikia lėtai, uždaroje vietoje, nes netinkamas įkrovimas gali sukelti terminį išsikrovimą ir sukelti gaisrą ar sprogimą.

Vykstant įkrovimo procesui ličio jonai iš teigiamo elektrodo patenka į elektrolitą, o iš jo - į grafito sudarytą neigiamą elektrodą. Laikui bėgant, artėdami prie metalinio ličio, jie galiausiai išsilaisvina iš grafito jungčių ir tampa dendritais, kurie prasiskverbia pro diafragmą tarp teigiamojo ir neigiamojo elektrodų, todėl įvyksta trumpasis jungimas.

Ličio jonų polimerų akumuliatoriai turėtų būti įkraunami esant 0,2 C arba žemesnei temperatūrai, kad būtų užtikrintos saugios įkrovimo sąlygos. Jie turėtų būti įkraunami bent 30 minučių, kol jų srovė pasieks soties tašką - paprastai 10% visos talpos - prieš pasiekiant 4,2 V įtampą kiekvienam elementui, ties kuria įkrovimas turėtų būti nutrauktas.

Perkrautas akumuliatorius gali padaryti ilgalaikės žalos, nes jo įkrovimo greitis viršija interkalacijos procesus ir jo paviršiuje lieka per daug jonų. Kraštutiniais atvejais per didelis įkrovimas gali net pagreitinti akumuliatoriaus senėjimą.