Портативті зарядтағыштар қазіргі заманғы күнделікті өмірдің ажырамас бөлігіне айналды. Батареялардың сапасы олардың өнімділігінің, тиімділігінің және қауіпсіздігінің негізгі шарты болып табылады. Зарядтағыштарды өндірушілер өздерінің құрылысында аккумуляторлардың екі түрін пайдаланады - литий-ион және литий-полимер. Мүмкіндіктермен таныс емес қарапайым тұтынушы үшін әртүрлі түрлері, батареяның бір немесе басқа түрін таңдау жиі мәселеге айналады.

Бұл сорттардың айырмашылығы неде, қайсысын таңдау дұрысырақ болады - бұл сұрақтардың барлығы әр түр туралы егжей-тегжейлі білімді талап етеді. Бұл мақалада біз литий-иондық және литий-полимерлі аккумуляторлардың ерекшеліктерін ашып, оларды техникалық қасиеттерімен, зарядтау әдістерімен және қызмет ету мерзімімен таныстырамыз.

Литий-ионды және литий-полимерлі батареялар арасындағы айырмашылықтар

Әртүрлі технологиялармен өндірілген батареялардың үлгілері энергиямен қамтамасыз етудің бірдей функциясын орындайды. Әрбір түрдің конструкциялық ерекшеліктері хабарланған қуатқа, жұмыстың ұзақтылығына және жарылудан қорғау дәрежесіне әсер етеді. Одан да заманауи деп айту мүмкін емес

батареяның түрі ескіргеннен жақсырақ. Екі технологияның да практикалық артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Li-pol және Li-ion модельдері ұқсас жұмыс схемаларына ие, бірақ конфигурацияда және техникалық параметрлерде ерекшеленеді.

Қайсысы жақсы екенін түсіну үшін - литий-полимер немесе литий-ион, әр түрді бөлек толығырақ қарастырайық. Батареялардың түрлерін салыстырыңыз және бір немесе басқа түрдің бағыты бойынша таңдау келесі көрсеткіштерге негізделуі керек:

• бағасы;
• салмақ пен сыйымдылық қатынасы;
• қауіпсіздік;
• құрылғыда белгілі бір мақсатта пайдалану;
• Жұмыс температурасы.

Екі түрдің бірін таңдағанда, көлемі мен қаржылық мүмкіндіктерін ескеріңіз.

Литий-иондық аккумуляторлар: ерекшеліктері мен техникалық сипаттамалары

Бастапқыда литий негізіндегі модельдер негізгі элемент (белсенді электролит) ретінде марганец пен кобальтты пайдаланып шығарылды. Қазіргі заманғы литий-иондық аккумуляторлар дизайндағы өзгерістерге ұшырады. Олардың өнімділігі қолданылатын затқа байланысты емес, элементтердің блокқа орналасу ретіне байланысты. Қазіргі заманғы литий-ионды аккумулятордың құрамдас бөліктері электродтар мен сепаратор болып табылады. Материалдар – алюминий және мыс (мыс анодтары және катод негізі ретінде алюминий фольга).

Арнайы ток коллекторының терминалдары анод пен катод арасындағы ішкі байланысты қамтамасыз етеді, ал сепаратор массасының электролиттік сіңдіру зарядты ұстау үшін қолайлы жағдай жасайды. Литий иондарының оң зарядтары химиялық реакцияларды жүргізеді, байланыстар түзеді және энергияның шығуын қамтамасыз етеді. Литий-ион негізіндегі қуат көзінің жұмыс істеу принципі толық өлшемді гельдік батареяның жұмысына ұқсайды.

Литий полимерлі батареялар

Қаншалықты литий-иондық модельдеркөптеген заманауи тапсырмаларды жеңе алмайды, олар бірте-бірте полимер элементтерімен ауыстырыла бастады. Ли-ионды аккумуляторлар қауіпсіздіктің жоғары деңгейіне ие болмады және айтарлықтай қымбат болды. Осы кемшіліктерді және пайдалану проблемаларын жою, аккумуляторларды тиімдірек ету үшін әзірлеушілер электролитті өзгертуге шешім қабылдады. Кеуекті сепараторды сіңдірудің орнына аккумуляторды құрастыруда полимер электролиттер пайдаланылды.

Литий-полимерлі ұяшықтың қалыңдығы 1 мм, бұл батареяның өлшемін ықшамдауға мүмкіндік береді. Сұйық электролиттерді полимерлі пленкалармен ауыстыру батареяның тұтану қаупін жояды және оны қауіпсіз етті. Төменде ұсынылған салыстырмалы кесте Li-ion мен Li-Pol арасындағы айырмашылықты көзбен анықтауға көмектеседі.

Литий полимерлі аккумулятор құрылғыларының дизайны сұйықтық немесе гель түріндегі электролиттің болуын толығымен жояды. Заманауи автомобиль қуат көздерінің жұмыс принципін қарастырған кезде технологиялардың айырмашылығын анық елестете аласыз. Қауіпсіздік мүдделері күнделікті тәжірибеден сұйық электролиттерді алып тастауға әкелді. Бірақ соңғы уақытқа дейін автомобиль аккумуляторларында сіңдірілген кеуекті құрылымдар қолданылды.

Полимерлі-литий элементтерін енгізу қазірдің өзінде қатты күйдегі негізді алды. Литий-иондық аккумуляторлардан ерекшелік - белсенді зат пластинасын литиймен байланыстыру және велосипедпен жүру кезінде дендриттердің пайда болуына жол бермеу. Дәл осы функция батарея ұяшықтарын өрттен немесе жарылудан қорғайды.

Қызмет мерзімі

Литий-ионды және литий-полимерлі батареялардың екеуі де қарқынды қартаюға ұшырайды. Олар тоғыз жүзге жуық толық зарядтау циклін қамтамасыз етеді, содан кейін олар жарамсыз болады. Құрылғының жұмысы қаншалықты белсенді болғаны маңызды емес. Егер батарея ұзақ уақыт бойы пайдаланылмаса, қызмет ету мерзімінің қысқаруы әлі де болады.

Бір жылдан кейін қуаттар ресурстарда айтарлықтай азаяды, ал екі-үш жылдан кейін батарея толығымен істен шыққан деп айтуға болады. Бұл литий батареяларының жалпы кемшілігі, сондықтан өндірушінің беделіне және шолуларына байланысты неғұрлым берік үлгіні таңдаған жөн. арнайы үлгілер.

Қосымша қорғаныс

Егер біз Li-ion және Li-Pol батареяларының айырмашылығы неде деген сұрақты қарастыратын болсақ, кірістірілген қорғаныс жүйелеріне назар аудару керек. Литий-полимер үлгілері пайдалануды талап етеді қосымша мүмкіндіктер ішкі қорғаныс. Олар элементтердің қызып кетуіне байланысты жану жағдайларымен сипатталады. Мұндай салдар әртүрлі жұмыс аймақтарының ішкі күйзелісінен туындайды.

Құрылғыны рұқсат етілмеген шамадан тыс зарядтаудан, бөлшектердің қызып кетуінен және күйіп қалудан қорғау үшін дизайнда арнайы тұрақтандыру жүйесі және ток шектеу механизмі қолданылады. Бұл литий-полимерлі модельдердің қауіпсіздігін арттырады, бірақ қорғаныс элементтерін пайдалану арқылы батареяның құнын айтарлықтай арттырады.

Дизайндың бір бөлігі гельді қалыптастырудағы электролиттік компоненттерді қамтиды. Аралас батареялар көптеген портативті құрылғыларда қолданылады. Олар температураның өзгеруіне өте сезімтал және пайдалану ережелерін қатаң сақтауды талап етеді. Полимер негізіндегі батареяны 60-100 градус диапазонында жылытуы бар құрылғыларда қолдануға болады.

Өндірушілер ішкі жағын жылу оқшаулағыш қасиеттері бар корпусқа жабады - мұндай батареяларды ыстық климатта пайдалану ыңғайлы. Температура режимі жұмыс талаптарына сәйкес келмейтін жағдайларда резервтік ретінде полимерлі құрамдас элементтер қолданылады.

Аккумуляторды зарядтау ерекшеліктері

Литий полимерлі аккумуляторды қайта зарядтау үшін кемінде үш сағат зарядтау қажет. Бұл жағдайда блок қызбайды. Толтырудың екі кезеңі бар. Біріншісі ең жоғары режим орнатылғанша жалғасады, ол заряд 70% жеткенше сақталады. Қалыпты кернеу режимінде 30% қалдық заряд алынады. Қайта зарядтау қатаң кестеге сәйкес жүзеге асырылуы керек, толық зарядсыздануын күту және құрылғыны пайдаланудың әрбір 500 сағатында процедураны орындау керек. Бұл режим тұрақты толтыру көлемін сақтайды.

Аккумуляторды кернеудің төмендеуінсіз және кедергісіз тек тұрақты жұмыс істейтін қуат көзіне қосу керек. Сипаттамада көрсетілген сипаттамаларға сәйкес келетін зарядтағыштарды ғана пайдаланыңыз. Маңызды нүкте: зарядтау кезінде барлық қосқыштар дұрыс жалғануы керек, ашуға жол бермеу керек. Li-Pol элементтері шамадан тыс жүктемелердің барлық түрлеріне, ток жылдамдығынан асып кетуге, механикалық соққыларға және гипотермияға өте сезімтал. Қатты элементтердің тығыздығын бақылау керек.

Ли-ионды жасушалар полимерлілер сияқты зарядталады, бірақ қауіпсіздік тұрғысынан сезімтал және сенімді емес. Екі түрге арналған зарядтау уақыты шамамен бірдей, бірақ полимер элементі қуат беру нүктесінің сапасына «қапризді».

Жақсырақ литий-ионды батарея

Литий-иондық аккумуляторлар тұтынушыға көбірек таныс, олардың бірқатар пайдалану артықшылықтары бар:

• бағасы литий-полимерлі батареядан төмен;
• стандартталған өлшемдер үлгіні таңдау кезінде қателеспеуге мүмкіндік береді;
• кең тараған.

Күшті литий батареяларықысқа мерзімді жоғары ток тұтынуды қажет ететін құрылғылар үшін тиімді қолданылады. Температура режимі, полимер негізіндегі құрылғылар сияқты, жұмыс кезінде маңызды болып табылады.

Қарапайым пайдаланушы айтарлықтай айырмашылықты сезінбейді, бірақ қолдану аясының ұтымдылығы тұрғысынан батареяның бұл түрі келесі жабдықты зарядтау құрылғыларында ыңғайлы:

• аккумуляторлық құралдар (бұрауыштар, аралар, тегістеуіштер);
• ноутбуктер;
• мобильді телефон;
• электр көліктері;
• отандық роботтар;
• мүгедектер арбалары.

Зарядтаудың оңтайлы түрін таңдамас бұрын, оның қандай құрылғы үшін қолданылатынын нақты білу керек. Егер сіз бірден бірнеше портативті құрылғыларды әмбебап пайдалануды және оларға қызмет көрсетуді жоспарласаңыз, бұл өте маңызды.

Литий-полимерлі батареялар салмақ пен температура маңызды факторлар болған жерде ұтымды қолданылады. Олар аяздан «қорқады» және портативті құралдар мен гаджеттер үшін өте ыңғайлы емес. Сондықтан, пайдаланудың негізгі саласы:

• квадрокоптер;
• пневматикалық қарулар;
• ойыншықтар;
• Бейнебақылау камералары.

Зарядтағыштың дұрыс түрін таңдағанда, оның көлеміне, құнына және қауіпсіздік деңгейіне назар аударыңыз. Өнімдер туралы пайдаланушы пікірлерін оқыңыз әртүрлі өндірушілержәне таңдау жасаңыз.

Литий-полимерлі аккумулятор дәстүрлі литий-ионды аккумуляторға қарағанда жетілдірілген. Оның негізгі айырмашылығы - толтыру ретінде гель тәрізді литий-өткізгіш қосындылар қолданылатын арнайы полимерлі материалды пайдалану. Аккумулятордың бұл түрі көптеген модельдерде қолданылады мобильді құрылғылар, телефондар, сандық құрылғылар, радиомен басқарылатын автомобильдер және т.б.

Тұрмыстық пайдалануға арналған дәстүрлі литий-полимерлі батарея тым көп ток бере алмайды. Дегенмен, бүгінгі күні ампер-сағаттағы сыйымдылығынан бірнеше есе асатын ток бере алатын мұндай құрылғылардың арнайы қуат сорттары бар.

Литий полимерлі батарея құрылғысы

Литий полимері мен литий-ионды энергия тасымалдаушы арасындағы айырмашылық қолданылатын электролит түріне байланысты. Полимерлі батареялар литий ерітіндісі бар арнайы полимерді пайдаланады, ал иондық батареялар әдеттегі гель электролитін пайдаланады. Көптеген заманауи модельдердің қуат жүйелерінде бұл литий-полимерлі аккумулятор қолданылады. Бұл неғұрлым қуатты разрядтық токтарды қамтамасыз ететіндіктен. Дегенмен, батареялардың бұл түрлері арасында тым қатаң бөлу жоқ, өйткені олар тек электролиттің табиғатында ерекшеленеді. Бұл зарядтау және разрядтау ерекшеліктеріне, пайдалану ережелеріне және қауіпсіздік шараларына қатысты.

негізгі сипаттамалары

Бірдей массасы бар заманауи литий-полимерлі аккумулятор никель-кадмий (NiCd) және никель-металл гидридті (NiMH) батареяларына қарағанда энергияны көп қажет етеді. Олардың шамамен 500-600 жұмыс циклінің саны бар. Еске салайық, NiCd үшін бұл 1000 цикл, ал NiMH үшін бұл шамамен 500. Литий-ион сияқты, полимер тасымалдаушылар да уақыт өте келе қартаяды. Сондықтан 2 жылдан кейін мұндай аккумулятор сыйымдылығының 20% -на дейін жоғалтады.

Қуатты литий-полимерлі батареялардың түрлері

Бүгінгі күні мұндай батареялардың екі негізгі түрі бар - стандартты және жылдам зарядсыздану. Олар бір-бірінен максималды разрядтық ток бойынша ерекшеленеді. Бұл көрсеткіш аккумулятор сыйымдылығының бірліктерімен немесе ампермен көрсетіледі. Көп жағдайда разряд тоғының максималды деңгейі 3С-тан аспайды. Дегенмен, кейбір модельдер 5С ток бере алады. Жылдам разрядталатын құрылғыларда 8-10С дейін разрядтық токқа рұқсат етіледі. Дегенмен, тез разрядты модельдер тұрмыстық техника үшін пайдаланылмайды.

Қолданба мүмкіндіктері

Литий-полимерлі аккумуляторды пайдалану батареяның салмағын азайтқанда электр қозғалтқышының жұмыс уақытын айтарлықтай арттыруға болады. Сондықтан, кәдімгі 650 мАч NiMH аккумуляторын екі кәдімгі литий-полимерлі аккумуляторға ауыстырсаңыз, сыйымдылығы 3 есе көп қуат көзін алуға болады. Бұл ретте мұндай аккумулятор 10 г артық жеңілірек болады. Егер сіз жылдам зарядталатын батареяларды алсаңыз, одан да жоғары өнімділікке қол жеткізе аласыз. Мұндай жүйе болар еді тамаша опцияұшақтардың немесе тікұшақтардың шағын үлгілері үшін ғана емес, сонымен қатар әсерлі радио басқарылатын құрылғылар үшін де.

Литий-полимерлі батареялар, литий иондарынан айырмашылығы, Hummingbird және Piccolo сияқты шағын тікұшақтарда жақсы жұмыс істеді. Кәдімгі коллекторлық қозғалтқыштары бар ұқсас модельдер екі полимерлі батареяда жарты сағат бойы ұша алады. Қылқаламсыз қозғалтқышты пайдаланған кезде бұл уақыт 50 минутқа дейін артады. Аккумулятордың бұл түрі жеңіл жабық ұшақтар үшін өте қолайлы болып саналады. Бұл жағдайда олардың тиімділігі NiCd батареяларымен салыстырғанда салмағының әлдеқайда төмен болуына байланысты.

Литий-полимерлі аккумулятордың NiCd-ден төмен болатын жалғыз саласы - 50 С-қа дейінгі ультра жоғары разряд тогы бар құрылғыларда пайдалану. Дегенмен, бірнеше жылдан кейін осы типтегі әлдеқайда қуатты батареялар пайда болуы әбден мүмкін. . Бұл ретте литий-полимер, литий-ион және NiCd батареяларының бағасы құрылғылардың бірдей массасымен шамамен бірдей.

Жұмыс ерекшеліктері

Литий-полимерлі және литий-ионды батареялар жұмыс істеу тұрғысынан өте ұқсас. Полимер типті аккумуляторды пайдаланған кезде оған орны толмас зиян келтіруі мүмкін кейбір қауіпті жағдайлардан аулақ болу керек:

• құрылғыны бір банкаға 4,2 вольт кернеумен зарядтау;
• жүктемесі белгіленген уақыттан асатын токтармен разряд;
• бір банкаға 3 вольттан төмен кернеумен разрядтау;
• батареяның қысымын төмендету;
• құрылғыны 60 градустан жоғары қыздыру;
• ұзақ мерзімді сақтаутолық таусылған күйде.

Литий полимерлі және литий-иондық батареялар қызып кету және шамадан тыс зарядтау кезінде өрт қаупі болып табылады. Бұл құбылыспен күресу үшін барлық заманауи батареялар кіріктірілген қондырғымен жабдықталған электрондық жүйе, бұл шамадан тыс зарядсыздануды немесе қызып кетуді болдырмайды. Сондықтан литий-полимерлі батарея арнайы зарядтау алгоритмдерін қажет етеді.

Зарядтағыш

Литий-полимерлі аккумуляторларды зарядтау процесі литий-ионды батареяларды зарядтаудан іс жүзінде еш айырмашылығы жоқ. Литий-полимерлі аккумуляторлардың көпшілігін 1С бастапқы зарядтау токында зарядтау шамамен 3 сағатта орындалады. Толық зарядтауға қол жеткізу үшін батареяда жоғарғы шекке сәйкес келетін кернеу болуы керек. Оның үстіне, қажетті жағдайзаряд тогын номиналды мәннен 3%-ға дейін төмендету болып табылады. Сонымен қатар, мұндай зарядтау кезінде мұндай батарея әрқашан суық болып қалады. Батареяны үнемі зарядталған күйде ұстағыңыз келсе, оны шамамен 500 сағат сайын бір рет қайта зарядтаған жөн, бұл 20 күнге сәйкес келеді. Әдетте, зарядтау әдетте батарея терминалдарындағы кернеу 4,05 В дейін төмендеген кезде жүзеге асырылады. Терминалдардағы кернеу 4,2 В жеткеннен кейін зарядтау тоқтатылады.

Температура заряды

Литий-полимерлі аккумуляторлардың көпшілігінде зарядтау 1С ток күші кезінде 5-45 градус температурада қамтамасыз етіледі. Температура 0-ден 5 градусқа дейінгі диапазонда болса, онда 0,1С токқа ауысу ұсынылады. Бұл жағдайда нөлден төмен температурада зарядтауға толығымен тыйым салынады. Дәстүрлі түрде зарядтаудың ең сәтті шарттары 15-25 градус деп саналады. Литий-полимерлі және литий-ионды аккумуляторлардағы барлық зарядтау процестері дерлік бірдей болғандықтан, олар үшін бірдей зарядтағыштарды пайдалануға болады.

Зарядтау шарттары

Дәстүрлі түрде аккумулятордың бұл түрі бір батареяға 3,0 В шамасында зарядсызданады. Дегенмен, құрылғылардың кейбір түрлерін 2,5 В ең аз шекті мәнде разрядтау қажет. Мобильді құрылғы өндірушілері кез келген аккумулятор түріне жарамды болатын 3,0 В шекті шекті қамтамасыз етеді. Яғни, мобильді құрылғы қосулы кезде батарея заряды таусылғанда, кернеу бірте-бірте төмендейді және ол 3,0 В-қа жеткенде, құрылғы автоматты түрде ескертеді және өздігінен өшеді. Дегенмен, құрылғы әлі де батарея қуатының біраз мөлшерін тұтынуды жалғастыруда. Бұл қуат түймесі басылған кезде немесе басқа ұқсас функцияларды анықтау үшін қажет. энергияны да пайдалануға болады өз схемасықорғау және бақылау. Әсіресе содан бері шағын деңгейөздігінен разряд әлі де литий полимерлі тасымалдаушыларға тән. Сондықтан мұндай батареяларды ұзақ уақыт қалдырсаңыз, олардағы кернеу 2,5 В-тан төмен түсуі мүмкін, бұл өте зиянды. Барлық ішкі қорғаныс және басқару жүйелері өшірілген болуы мүмкін. Нәтижесінде мұндай батареяларды кәдімгі зарядтағыштармен зарядтауға болмайды. Сонымен қатар, толық разряд өте зиянды ішкі құрылымыбатареялар. Сондықтан толық зарядсызданған аккумуляторды бірінші кезеңде ең аз 0,1С токпен зарядтау керек.

Зарядтау температурасы

Литий-полимерлі батареялар бөлме температурасында жақсы жұмыс істейді. Құрылғыны ыстық жағдайда пайдалансаңыз, батареяның қызмет ету мерзімі айтарлықтай қысқаруы мүмкін. Литий-ионды аккумуляторға келетін болсақ, мұндай батарея жоғары температурада жақсы жұмыс істейді. Бастапқыда бұл өсуді болдырмайды ішкі қарсылыққартаюдың нәтижесі болып саналатын батарея. Рас, кейіннен энергия тиімділігі төмендейді және температураның жоғарылауы ішкі қарсылықты арттыру арқылы қартаю процесін жеделдетеді.

Литий-полимерлі аккумулятордың жұмыс жағдайлары сәл басқаша, өйткені оның құрғақ және қатты электролиті бар. Оның жұмысы үшін тамаша температура 60-100 градус. Сондықтан мұндай энергия тасымалдаушысы ыстық климаты бар аймақтардағы резервтік қуат көздері үшін тамаша нұсқа болды. Олар сыртқы желіден қуат алатын кіріктірілген қыздыру элементтері бар жылу оқшаулағыш корпусқа арнайы орналастырылған.

• Литий-полимерлі аккумулятор сыйымдылығы мен беріктігі жағынан литий-ионнан жоғары.
• Температураны бақылауға мүмкіндік болмаған кезде далада пайдаланудың қарапайымдылығы.
• Салмақ пен көлем бірлігіне жоғары энергия тығыздығы.
• Төмен өздігінен разряд.
• 1 мм-ден аспайтын жұқа элементтер.
• Пішіннің икемділігі.
• Жад әсері жоқ.
• Жұмыс температурасының кең диапазоны -20-дан +40 °C-қа дейін.
• Разряд кезіндегі кернеудің төмендеуінің елеусіздігі.

Литий-полимерлі батареялардың кемшіліктері:

• Төмен тиімділік -20 градус және одан төмен.
• Жоғары баға.

Батареялардың ең көп тараған түрлері литий-полимер және литий-ион болып табылады. Олардың ерекшеліктері қандай?

Литий-полимерлі батареялар туралы фактілер

В литий полимерлі батареяларқатты полимерлі электролит қолданылады. 70-ші жылдары жасалған қарастырылатын типтегі батареялардың ең алғашқы үлгілерінде ол негізінен құрғақ модификацияда болды. Бұл электролит іс жүзінде өткізбейді электр тоғыдегенмен, ол литий қосылыстарымен түзілген иондардың алмасуын жүзеге асыра алады. В заманауи құрылғылар- ноутбуктер, Ұялы телефондар, гаджеттер – аккумуляторлар пайдаланылады, оларда да гель түріндегі электролиттің белгілі бір мөлшері бар.

Литий-полимерлі батареялар жеткізуге қабілетті жоғары деңгейоның өлшемі мен салмағына негізделген қуат тығыздығы. Олар өте төмен өзін-өзі разрядтаумен сипатталады, жад әсері деп аталатын әсерге ие емес - пайдалану кезінде зарядталған батарея кейде батарея зарядталған сәтке сәйкес келетін деңгейге дейін зарядсызданған кезде (яғни, міндетті емес нөл), сонымен қатар кең температура диапазонында жұмыс істей алады.

Дегенмен, литий-полимерлі батареялар әрқашан қауіпсіз бола бермейді - әсіресе қызып кеткен немесе тым ұзақ зарядталған кезде. Қарастырылып отырған типтегі аккумуляторларда шамамен 800-900 жұмыс циклі бар, оларда сыйымдылықты жоғалту деңгейі 20% аспайды. Батарея 2 жыл жұмыс істегеннен кейін, ол пайдаланылмаса да, сақтауда болса да, өнімділіктің бірдей 20% жоғалтады.

Литий-полимерлі аккумуляторлар жиі өте кішкентай - теориялық тұрғыдан миллиметрлік тәртіппен қалыңдығы бар батареяларды шығаруға болады. Олардың дизайнында металл корпусты пайдалану міндетті емес.

Литий-ионды батареялар туралы фактілер

Дизайн литий-ионды батареяәдетте сұйық электролитпен сіңдірілген электродтар мен сепараторлардан тұрады. Біріншісі - алюминий катодтары және мыс анодтары. Электр зарядықарастырылып отырған типтегі аккумуляторларда ол басқа заттардың кристалдық торларына интеграциялану және осылайша жаңа қосылыстар түзу мүмкіндігі бар оң зарядталған литий ионымен тасымалданады. Қазіргі заманғы литий-иондық аккумуляторлардағы катодтар әдетте кобальт, никель, марганец және темір фосфаты бар литий қосылыстарымен ұсынылған.

Қарастырылып отырған типтегі аккумуляторлар, литий-полимерлі өнімдер сияқты, аз өздігінен разрядталуымен сипатталады, бірақ энергия сыйымдылығы жағынан олардан біршама асып түседі. Литий-ионды батареяларды функционалдық мүмкіндіктерді сақтау үшін мерзімді түрде зарядтау және зарядсыздандыру қажет емес.

Литий-ионды батареялардың ескі үлгілері жұмыс істеуге қауіпті деп саналады, бірақ литий-темір фосфат қосылысының элементтерін қамтитындары өте сенімді деп танылады. Литий полимерлі құрылғылар сияқты, батареяның бұл түрі уақыт өте келе сыйымдылығын жоғалтады - тіпті пайдаланылмаған кезде де.

Салыстыру

Литий-полимерлі аккумулятордың литий-ионды аккумулятордан негізгі айырмашылығы - біріншісінің құрылымында негізінен құрғақ электролит (гельдің аз пайызы) пайдалану, ал екіншісінде, әдетте, сұйық электролит қолданылады. . Бұл, ең алдымен, литий-полимерлі аккумуляторларды жобалауда металл қабықты қолданбау және шағын өлшемді және қалыңдықтағы аккумуляторды шығару мүмкіндігін алдын ала анықтайды. Литий-ионды батареяларда, өз кезегінде, қажет - әйтпесе электролит ағып кетеді. Металл қабықты пайдаланудың маңыздылығы аккумулятор өндірушілерінің көлемін азайтуды қиындатады.

Литий полимері мен литий-ионды аккумулятор арасындағы айырмашылықты анықтағаннан кейін біз алынған нәтижелерді шағын кестеде көрсетеміз.

кесте

Литий-полимерлі батареялардың (Li-po) литий-ионды батареялардан айырмашылығы оларда сепараторлар мен сұйық электролит жоқ. Литий полимерлерінде гель түріндегі литий тұздары бар біртекті электролит немесе құрғақ күйдегі литий тұздары бар композициялық полимер қолданылады (көбінесе полиэтилен оксиді негізінде). Сондай-ақ литий-полимерлі батареялар литий тұздарының сусыз ерітіндісінен тұруы мүмкін. Айырмашылықтар туралы көбірек оқыңыз.

Литий-полимерлі батареялардың артықшылықтары.

Батареяларға қарағанда литий полимерлерінің негізгі артықшылығы олардың жеткілікті төмен өздігінен разрядқа ие болуы және бірдей массадағы Ni-CD батареяларына қарағанда 4,5 есе көп энергиясы бар.

Литий полимерлерінің қызмет ету мерзімі әдетте 300-600 заряд/разряд циклін құрайды, бірақ кейде 1000 заряд/разряд циклімен кездеседі.

Түйме тәрізді пішінді, қалыңдығы небәрі 1 мм болатын литий-полимерлі батареялар өте кең таралған. (таблеткалар). Сондай-ақ, бұл батареялар литий-ион, никельге қатысты ең аз массаға ие кадмий батареяларыжәне қайта зарядталмайтын батареялар бірдей сыйымдылықты қамтамасыз етті.

Қолдану

Қалыңдығы небәрі 1 мм болатын шағын өлшемді түйме тәрізді литий-полимерлі аккумуляторлар кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, бұл батареялар жоғарыда талқыланған батареяларға және бірдей қуат қарқындылығы бар қайта зарядталмайтын батареяларға қатысты ең аз массаға ие. Бұл фактор литий-полимерлі аккумуляторларды пайдалану үшін келесі тауашаларды анықтады:

• мобильді телефон
• бейнетіркегіштер мен навигаторлар
• радиомен басқарылатын модельдер
• әртүрлі гаджеттер мен құрылғылар.

Литий-полимерлі батареялардың кемшіліктері:

■ Энергия тығыздығы мынадан төмен;

■ Литий полимерлерінің жоғары ішкі кедергісі жоғары разрядтық токтарды қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан литий полимерлерін бұрауыштарда және басқа қуатты жабдықтарда қолдануға болмайды.

■ Жылдам тозуы, сондықтан литий полимерлі батареялар бірнеше жылдан кейін тіпті сақтау кезінде де сыйымдылығының көп бөлігін жоғалтады.

Бұл батареялар олар жұмыс істейтін температура жағдайларына өте сезімтал. Сондықтан литий полимерлер теріс қоршаған орта температурасында қалыпты жұмыс істей алмайды. Суықта ұялы телефонның заряды қаншалықты тез бітетінін жиі байқаған боларсыз. Литий полимерлер 70°C жоғары температурада жарылып, өртке себеп болуы мүмкін.

Литий-полимерлі батареялар пайдаланылмаса да, уақыт өте келе қасиеттерін жоғалтуы мүмкін. Сондықтан литий полимерлерін резервте сатып алмау керек. Литий-ионды батареялар сияқты литий полимерлер істемейді, әлі де осы батареяларға қатысты кейбір ережелерді сақтау ұсынылады:

• Бірінші қолданғанда толық зарядтаңыз
• Кернеу тұрақтандырғышын пайдаланып бірнеше толық қайта зарядтау циклінен өтіңіз.
• Литий-полимерлі батареяларды салқын жерде сақтау ұсынылады, бірақ нөлден төмен температурада емес.
• Толық ағызуды болдырмаңыз
• Жиі қысқа мерзімді қайта зарядтаудан аулақ болу керек.
• Батарея үшін ең оңтайлы температура +10°С-тан плюс 25°С-қа дейін.

Литий-полимерлі аккумуляторлардың ерекшеліктері және олардың жұмыс істеу ережелері

Литий полимерлі аккумулятор литий-ионды батареяның өзгертілген нұсқасы болып табылады. Негізгі айырмашылық электролит ретінде әрекет ететін полимерлі материалды пайдалануда. Бұл полимерге литий қосылыстары бар өткізгіш қосындылар қосылады. Мұндай батареялар соңғы жылдары белсенді түрде дамып келеді және ұялы телефондарда, планшеттерде, ноутбуктерде, радиомен басқарылатын модельдерде және басқа да жабдықтарда қолданылады. Литий батареялары жоғары разрядтық токтарды бере алмағанымен, кейбір арнайы полимерлі батареялар олардың сыйымдылығынан әлдеқайда көп қуат бере алады. Литий-полимерлі аккумуляторлар нарықта тез таралып жатқандықтан, сіз олардың дизайнын, пайдалану ережелерін және олармен жұмыс істеу кезінде қауіпсіздік шараларын түсінуіңіз керек. Бұл біздің бүгінгі материалымызда талқыланады.

Сұйық органикалық электролитті полимерге ауыстырудың артықшылығы батареяның жұмыс істеу қауіпсіздігін арттыру болып табылады. Бұл литий типті батареялар үшін өте маңызды. Бұл оларды қауіпсіз коммерциялық пайдалану болды. Сонымен қатар, полимерлі электролит аккумулятордың пішінін таңдауда әлдеқайда еркіндік береді.

• Гель тәрізді біртекті электролитпен. Ол полимер құрылымына литий тұздарын енгізу нәтижесінде алынады;
• Құрғақ полимерлі электролитпен. Бұл түрі әртүрлі литий тұздары бар полиэтилен оксиді негізінде жасалады;
• Литий тұздарының сусыз ерітінділері адсорбцияланатын микрокеуекті полимерлі матрица түріндегі электролит.

Егер полимер мен сұйық электролитті салыстыратын болсақ, онда біріншісінің төменгі иондық өткізгіштігін атап өткен жөн. Төмен температурада ол айтарлықтай төмендейді. Сондықтан бір мәселе жоғары өткізгіштігі бар электролитке арналған композицияны табу болды. Ал екінші маңызды міндет полимерлі батареялардың жұмыс температурасының диапазонын кеңейту болды. Қолданылатын литий-полимерлі батареялардың үлгілері заманауи технология, сипаттамалары бойынша Li─ионнан кем түспейді.

Полимерлі батареяда сұйық электролит болмағандықтан, олардың жұмыс қауіпсіздігі әлдеқайда жоғары. Сонымен қатар, олар кез келген пішінде және конфигурацияда орындалуы мүмкін.

Құбырдың өзі орналасқан кейбір үлгілердің контейнерлері металдандырылған полимерден жасалған. Полимер электролитінің кристалдануына байланысты бұл батареялардың параметрлері төмен температурада айтарлықтай төмендейді.

Металл аноды бар полимерлі батареялардың әзірлемелері бар. Ғалымдар токтың жоғары тығыздығына және жұмыс температурасының диапазонының айтарлықтай кеңеюіне қол жеткізе алды. Батареялардың бұл түрлерін әртүрлі портативті электроникада және де қолдануға болады тұрмыстық техника. Көптеген жетекші компаниялар қазірдің өзінде осындай батареяларды шығаруда.

Сонымен қатар, әртүрлі өндірушілер электродтардың материалдарында, электролиттің құрамында және құрастыру технологиясының өзінде әртүрлі болуы мүмкін. Осы себепті бұл батареялардың параметрлері өте әртүрлі. Дегенмен, барлық өндірушілер Li─Pol тұрақтылығына полимер электролитінің біртектілігі қатты әсер ететінімен келіседі. Және бұл полимерлену температурасына және компоненттердің қатынасына байланысты.

Қазірдің өзінде иондық батареялармен салыстырғанда полимерлі батареялардың қауіпсіздігінің жоғары деңгейін дәлелдейтін көптеген тәжірибелер бар. Бұл литий-полимерлі аккумуляторлардың шамадан тыс зарядталуына, жеделдетілген разрядына, діріліне, қысылуына, қысқа тұйықталуына, тесілуіне қатысты. Сонымен, батареялардың бұл түрі ең жақсы даму перспективаларына ие. Төменде Li─Pol батареяларының қауіпсіз жұмысына арналған сынақтардың нәтижелері берілген.

Қалыңдығы 1 миллиметр болатын литий-полимерлі батареялардың мысалдары бар. Мұндай модельдер мобильді құрылғылардың дизайнерлеріне өте ықшам жабдықты жасауға мүмкіндік береді. Бұл қысқартудың жаңа мүмкіндіктерін ашады. электрондық құрылғылар. Li-Pol батареяларының ішкі кедергісін азайту үшін гельдік электролит қосылады. Ұялы телефондарда қолданылатын батареялар электролиттің осы түрін пайдаланады. Олар полимерлі және иондық батареялардың ерекшеліктерін біріктіреді.

Li─Ion және Li─Pol батареяларының айырмашылығы неде? Олар электрлік сипаттамаларына жатады және жақын. Бірақ полимерлі модельдер қатты электролит пайдаланады. Аккумулятордың ішкі кедергісін азайту және ион алмасу процестерін ынталандыру үшін гель компоненті электролитке енгізіледі.

Литий-полимерлі аккумуляторлар энергия сыйымдылығы бойынша 4-5 есе және 3-4 есе жоғары энергия сыйымдылығына ие. Бұл екі түрге де жатады. Салыстыру олармен жасалады, өйткені негізінен литий батареяларыжылжымалы электроникада сілтілі ауыстырылды.

Li─Pol батареяларының ресурсы 500─600 зарядтау-разряд циклі (2С разряд тогы кезінде). Бұл көрсеткіш бойынша олар кадмийге (1 мың цикл) жоғалтады және шамамен металл гидридіне сәйкес келеді. Өндіріс технологиясы мен дизайны үнемі жетілдірілуде және болашақта, мүмкін, сипаттамалары жақсарады. Сондай-ақ, 1-2 жыл ішінде полимерлі аккумулятор сыйымдылығының шамамен 20% жоғалтатынын атап өткен жөн. Осы параметрге сәйкес олар иондық батареяларға сәйкес келеді.

Коммерциялық пайдалануға арналған полимерлі батареялардың екі негізгі санаты бар екенін атап өткен жөн. Бұл қалыпты және жылдам разряд. Соңғылары жиі жоғары разряд деп аталады. Бұл топтардың арасындағы айырмашылық максималды рұқсат етілген разрядтық токта жатыр. Ол абсолютті мәнде немесе номиналды сыйымдылықтың еселігінде көрсетілуі мүмкін.

Мысалы, 3S. Кәдімгі аккумуляторлар үшін максималды разряд тогы 3÷5С ​​аспайды. Жылдам разрядты модельдерде максималды разряд тогы 8─10C болады. Жылдам зарядсызданатын батареялардың массасы стандартты үлгілерден шамамен 20 пайызға жоғары. Мұндай батареялардың таңбасында HC немесе HD таңбалары бар.

KKM2500 2500 мАч кәдімгі модельді білдіреді, ал KKM2000HD 2000 мАч жылдам зарядсыздандыратын батареяны білдіреді. Жылдам разрядты модельдер тұрмыстық техникада қолданылмайды және тұрмыстық электроника. бастап батарея ұялы телефондаржәне планшеттер жоғары разрядтық токтарға төтеп бере алмайды, сондықтан мұндай жұмыс режимдерінен қорғаныспен жабдықталған.

Литий-полимерлі батареяларды қолдану салалары оларды әзірлеу кезінде қойылған міндеттерден туындайды. Бұл құрылғының жұмыс уақытының ұлғаюы және оның салмағының төмендеуі. Стандартты Li─Pol үлгілері ток тұтынуы төмен әртүрлі электроникада жұмыс істейді. Бұл ноутбуктар, смартфондар, электронды кітаптар, таблеткалар.

Литий-полимерлі батареялардың жұмысы

Қауіпсіздік

Жалпы литий типті батареялар, әсіресе полимерлі батареялар жұмыс кезінде өте нәзік өңдеуді қажет етеді. Li─Pol батареяларын пайдалану кезінде нені есте сақтау керек:

• Батареяның шамадан тыс зарядталуы зиянды (әр батарея ұяшығына 4,2 вольттан жоғары);
• Қысқа тұйықталуға жол бермеу керек;
• Батареяны 60 градус Цельсийден жоғары қыздыруға әкелетін токтармен зарядсыздандыруға жол берілмейді;
• Батареядағы қысымды төмендету мүмкін емес;
• Батареяны 3 вольттан төмен зарядтамаңыз;
• 60 градустан жоғары жылытуға жол берілмейді;
• Зарядталған қоймаға рұқсат етілмейді.

Егер бұл ережелер сақталмаса, бұл ең нашар жағдайда өртке, ең жақсы жағдайда қуаттың айтарлықтай жоғалуына әкелуі мүмкін.

Осыған байланысты бірнеше ұсыныстар жасауға болады қауіпсіз пайдаланулитий-полимерлі батареялар. Алдымен сапаны алу керек Зарядтағышжәне оған дұрыс параметрлерді қойыңыз. Сонымен қатар, рұқсат етпейтін қосқыштарды пайдалану ұсынылады қысқа тұйықталу. Құрылғы шығаратын токты бақылауды ұмытпаңыз.

Сондай-ақ, температура режимін сақтау және полимерлі батареяның қызып кетуіне жол бермеу қажет екенін атап өткен жөн. Бұл барлық литий типті батареялардың әлсіз жері. Егер батарея 70 градусқа дейін қызса, онда энергияны жылуға айналдыратын өздігінен реакция басталады. Нәтижесінде тұтану, кейде жарылыс. Егер аккумулятордың кернеуін бақылау мүмкін болса, оны разрядтың соңында әсіресе мұқият қадағалау керек.

Литий батареяларының істен шығуының тағы бір себебі - қысымның төмендеуі. Ешбір жағдайда ауа полимерлі батареяның ішіне түспеуі керек. Бастапқыда корпус мөрленген және соққыға, құлауға ұшырамауы керек. Егер сіз сымдарды дәнекерлеп жатсаңыз, мұны өте мұқият орындау керек.

Полимерлі аккумуляторды сақтамас бұрын оны жартылай зарядтау ұсынылады. Батареяны тікелей күн сәулесі түспейтін салқын жерде сақтаңыз. Барлық қайта зарядталатын батареялар сияқты, литий-полимерлі аккумуляторлар өздігінен разрядталады, бірақ ол қорғасын немесе сілтілі батареяларға қарағанда аз.