بطاريات ليثيوم بوليمر

في أوائل تسعينيات القرن الماضي ، عندما كان الاستخدام الصناعي لبطاريات الليثيوم أيون يكتسب زخماً بالفعل ، تم تطوير بطاريات الليثيوم الأولى في شكل عبوات - بطاريات ليثيوم بوليمر (تسمى "Li-Pol" أو "Li-Po").

وبالتالي ، أصبحت بطاريات ليثيوم بوليمر نسخة أحدث بطاريات ليثيوم أيون. لكن إذا تم استخدام إلكتروليت سائل في بطاريات الليثيوم أيون ، فعند نظرائهم من بوليمر الليثيوم ، يكون هذا بالفعل عبارة عن تركيبة بوليمر ، فيكون هذا الهلام عبارة عن هلام. نظرًا لقاعدة البوليمر ، تتميز البطاريات من هذا النوع بكثافة طاقة أعلى من غيرها.

لهذا السبب ، يتم استخدام بطاريات الليثيوم بوليمر اليوم على نطاق واسع في العديد من الأجهزة المحمولة ، حيث يكون الوزن المنخفض مهمًا للغاية (الأدوات ، والألعاب التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو ، وما إلى ذلك)

تحتوي بطارية ليثيوم بوليمر النموذجية على أربعة أجزاء رئيسية في تصميمها: قطب موجب (أنود) ، قطب سالب (كاثود) ، فاصل ، وإلكتروليت. قد يعمل البوليمر مثل فيلم البولي إيثيلين الصغير أو فيلم البولي بروبيلين كفاصل. لذلك ، حتى لو كان المنحل بالكهرباء سائلًا ، فإن عنصر البوليمر الموجود في البطارية موجود دائمًا.

يمكن تقسيم القطب الموجب ، بدوره ، إلى ثلاثة أجزاء: مادة انتقال الليثيوم (أكسيد الكوبالت الليثيوم أو أكسيد المنغنيز الليثيوم) ، مادة موصلة موصلة ، وربط البوليمر - فلوريد البوليفينيل. أما بالنسبة للإلكترود السالب ، فيحتوي أيضًا على ثلاثة أجزاء ، يوجد فقط الكربون (الجرافيت) عليه بدلاً من الأكاسيد.

يعتمد مبدأ تشغيل بطارية ليثيوم بوليمر ، بالإضافة إلى مبدأ تشغيل بطارية ليثيوم أيون ، على التضمين العكسي (تقاطع وإزالة الكالسيوم) لأيونات الليثيوم في مادة الأقطاب الموجبة والسالبة ، بينما تعمل الإلكتروليت كوسيلة موصلة لأيونات الليثيوم. لمنع الأقطاب المعاكسة من لمس بعضها البعض.

وبالتالي فإن الفاصل يزيل هجرة جزيئات الأقطاب نفسها ، ويمر فقط بأيونات الليثيوم. في حالة التفريغ ، يتراوح الجهد بين الأقطاب الكهربائية من 2.7 إلى 3 فولت ، ويصل في الحالة المشحونة إلى 4.2 فولت (بالنسبة لبطارية أكسيد الليثيوم والكوبالت). بالنسبة إلى فوسفات حديد الليثيوم (نوع من بطارية ليثيوم أيون) ، ستكون هذه القيم مختلفة - من 1.8 إلى 2.0 فولت في حالة التفريغ ومن 3.6 إلى 3.8 فولت في الحالة المشحونة.

بالنسبة لكل بطارية ، تتم الإشارة إلى القيم المميزة لجهود التشغيل في الوثائق ، بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون كل بطارية مزودة بدائرة واقية لا تسمح للجهد بتجاوز المدى المسموح به. إذا تم جمع الخلايا في بطاريات بعد توصيلها في سلسلة ، فمن الضروري وجود وحدة تحكم موازنة تحافظ على شحن كل خلية عند مستوى مقبول.

تختلف بطاريات ليثيوم بوليمر تقليديًا عن بطاريات ليثيوم أيون التقليدية في إطار مرن بدلاً من إطار صلب. ونتيجة لذلك ، لا تتحول الخلية إلى أخف وزناً بنسبة 20٪ فحسب ، بل تتمتع أيضًا بميزة كبيرة ، وهي القدرة على إنتاج بطاريات من أي شكل مطلوب تقريبًا (لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والأجهزة المحمولة الأخرى ، هذا أمر في غاية الأهمية). بالإضافة إلى ذلك ، يبلغ مستوى التفريغ الذاتي لبطاريات الليثيوم بوليمر حوالي 5٪ فقط شهريًا.

أخيرًا ، تجدر الإشارة إلى عدد دورات التشغيل ، والتي تصل إلى بطاريات الليثيوم بوليمر إلى 900. وعند انخفاض تيارات 2C (ضعف القدرة الاسمية) ، تقل سعة البطاريات المنزلية من هذا النوع بنسبة 20٪ فقط طوال فترة الحياة بأكملها.بالنسبة للتطبيقات الخاصة ، مع التيارات التشغيلية الكبيرة غير النمطية ، تم تطوير بطاريات ليثيوم بوليمر خاصة يمكنها نقل التيارات بأمان إلى حمولة أعلى من القيمة الاسمية.