Как сделать полимерный аккумулятор

Обновлено: 06.07.2024

Литий─полимерный аккумулятор представляет собой модифицированный вариант литий─ионных батарей. Главное отличие заключается в применении полимерного материала, исполняющего роль электролита. В этот полимер добавляются токопроводящие включения с соединениями лития. Подобные аккумуляторы в последние годы активно развиваются и используются в мобильных телефонах, планшетах, ноутбуках, радиоуправляемых моделях и другой технике. Несмотря на то что литиевые аккумуляторы неспособны обеспечивать высокие токи разрядки, некоторые специальные разновидности полимерных АКБ могут отдавать ток, значительно превышающий их ёмкость. Поскольку литий─полимерные аккумуляторы быстро распространяются на рынке, нужно иметь представление об их устройстве, правилах эксплуатации и технике безопасности при обращении с ними. Об этом речь пойдёт в нашем сегодняшнем материале.

Устройство и основные особенности Li─Pol аккумуляторов

Преимуществом замены жидкого органического электролита в литий─ионных аккумуляторах на полимерный является повышение безопасности эксплуатации АКБ. Это очень важно для аккумуляторов литиевого типа. Именно безопасное использование в коммерческих целях с самого начала сдерживало их развитие. Кроме того, полимерный электролит даёт значительно больше свободы при выборе формы аккумуляторной батареи.

В основу устройства Li─Pol аккумуляторных батарей был положен процесс перехода ряда полимеров в полупроводниковое состояние при внедрении ионов электролита в них. При этом проводимость возрастает в несколько раз. Исследователи в основном были заняты подбором полимерного электролита для АКБ с металлическим литием и Li─Ion моделей. В теории допускается увеличение энергетической плотности батарей с полимером в несколько раз по сравнению с литий─ионными. На сегодняшний день можно выделить несколько групп Li─Pol аккумуляторов, отличающихся по составу электролита:

С гелеобразным гомогенным электролитом. Он получается в результате внедрения в структуру полимера солей лития;
С сухим полимерным электролитом. Этот тип изготавливается на основе полиэтиленоксида с разными солями лития;
Электролит в виде микропористой полимерной матрицы, в которой сорбированы неводные растворы литиевых солей.

Если сравнивать полимерный и жидкий электролит, то стоит отметить меньшую ионную проводимость первого. Она существенно снижается при отрицательных температурах. Так, что одна проблема была в том, чтобы подобрать состав для электролита с высокой проводимостью. А вторая важная задача была в расширении диапазона рабочих температур полимерных АКБ. Модели литий─полимерных аккумуляторов, используемых в современной технике, по своим характеристикам не уступают Li─Ion.

Поскольку в полимерной батарее отсутствует жидкий электролит, их безопасность при эксплуатации значительно выше. Кроме того, они могут выполняться практически любой формы и конфигурации.

Контейнеры некоторых моделей, в которых находится сама банка, выполнены из металлизированных полимер. Из-за кристаллизации полимерного электролита параметры этих АКБ значительно снижаются при отрицательных температурах.

Есть разработки полимерных АКБ с металлическим анодом. Учёным удалось добиться высокой плотности тока и значительного расширения рабочего интервала температур. Эти разновидности аккумуляторов также могут использоваться в различной портативной электронике и бытовой технике. Выпуском подобных аккумуляторов уже занимаются многие ведущие компании.

Причём у разных производителей могут отличаться материалы электродов, состав электролита и сама технология сборки. По этой причине сильно отличаются и параметры этих АКБ. Однако все производители сходятся в том, что стабильность работы Li─Pol сильное влияние оказывает однородность полимерного электролита. А она зависит от температуры полимеризации и соотношения компонентов.

Сейчас уже есть множество проведённых экспериментов, которые доказывают более высокий уровень безопасности полимерных АКБ по сравнению с ионными. Это касается перезаряда, ускоренного разряд, вибрации, сжатия, короткого замыкания, прокалывания литий─полимерных батарей. Так, что этот вид аккумуляторов имеет самые хорошие перспективы развития. Ниже приведены результаты тестов на безопасную эксплуатацию Li─Pol аккумуляторов.

Вид испытаний	Аккумулятор с гель-полимерным электролитом	Аккумулятор с жидким электролитом
Прокол иглой	Не было изменений	Взрыв, дым, протечка электролита, повышение температуры до 250°С
Нагрев до 200°С	Не было изменений	Взрыв, протечка электролита
Ток короткого замыкания	Не было изменений	Протечка электролита, повышение температуры на 100°С
Перезаряд (600%)	Вздутие	Взрыв, протечка электролита, повышение температуры на 100°С
Вид испытаний	Аккумулятор с гель-полимерным электролитом	Аккумулятор с жидким электролитом

Есть примеры литий─полимерных аккумуляторов, которые имеют толщину 1 миллиметр. Такие модели позволяют конструкторам мобильных устройств создавать очень компактную аппаратуру. Это открывает новые возможности по уменьшению размеров электронных устройств. Для уменьшения внутреннего сопротивления Li-Pol аккумуляторов добавляется гелевый электролит. В батареях, которые используются в мобильных телефонах, применяется такая разновидность электролита. Они сочетают в себе черты полимерных и ионных батарей.

В чём же разница между Li─Ion и Li─Pol аккумуляторными батареями. Они относятся к литиевым аккумуляторам и близки по своим электрическим характеристикам. Но полимерные модели используют твёрдый электролит. Гелевая составляющая вносится в электролит для снижения внутреннего сопротивления батареи и стимуляции ионообменных процессов.
Вернуться к содержанию

Характеристики Li─Pol аккумуляторных батарей

По своей энергоёмкости литий─полимерные аккумуляторные батареи имеют удельную энергоёмкость в 4─5 раз больше никель─кадмиевых и в 3─4 раза выше никель─металлогидридных. Оба этих типа относятся к щелочным АКБ. Сравнение производится именно с ними, поскольку в основном литиевые батареи заменили щелочные в мобильной электронике.

Li─Pol батареи имеют ресурс в 500─600 циклов заряд-разряд (при токе разряда 2С). По этому показателю они проигрывают кадмиевым (1 тысяча циклов) и примерно соответствуют металлогидридным. Технология производства и конструкция постоянно совершенствуется и в будущем, возможно, характеристики улучшаться. Стоит также отметить, что за 1─2 года полимерная АКБ теряет примерно 20% от своей ёмкости. По этому параметру они соответствуют ионным аккумуляторам.

Следует отметить, что среди полимерных батарей для коммерческого использования есть 2 крупные категории. Это обычные и быстроразрядные. Последние ещё часто называют Hi discharge. Различие между этими группами заключается в максимально допустимом разрядном токе. Он может указываться в абсолютной величине или кратно номинальной ёмкости.

Например, 3С. Для обычных аккумуляторных батарей максимальный ток разряда не более 3─5С. Быстроразрядные модели имеют максимальный ток разряда 8─10С. Масса быстроразрядных АКБ приблизительно на 20 процентов выше, чем у стандартных моделей. В маркировке таких батарей присутствуют символы HC или HD.

KKM2500 обозначает обычную модель ёмкостью 2500 мАч, а маркировка KKM2000HD расшифровывается, как быстроразрядный аккумулятор ёмкостью 2000 мАч. Быстроразрядные модели не используются в бытовой технике и потребительской электронике. АКБ из сотовых телефонов и планшетов не выдерживают высоких разрядных токов, и поэтому оснащены защитой от таких режимов эксплуатации.
Вернуться к содержанию

Сферы применения литий─полимерных АКБ

Области применения литий─полимерных аккумуляторов вытекают из задач, которые ставились при их разработке. Это увеличение времени работы устройства и уменьшение его веса. Стандартные Li─Pol модели работают в разной электронике, имеющей невысокие токи потребления. Это ноутбуки, смартфоны, электронные книги, планшеты.

Эксплуатация литий─полимерных аккумуляторных батарей

Безопасность

Аккумуляторы литиевого типа в целом, и полимерные в частности, требуют довольно деликатного обращения при эксплуатации. Что требуется запомнить при эксплуатации Li─Pol аккумуляторных батарей:

Вреден излишний заряд аккумулятора (выше 4,2 вольта на один аккумуляторный элемент);
Нельзя допускать короткого замыкания;
Недопустим разряд токами, которые приводят к нагреву аккумулятора более 60 градусов Цельсия;
Нельзя разгерметизировать АКБ;
Нельзя разряжать аккумулятор ниже 3 вольт;
Недопустим нагрев выше 60 градусов;
Не допускается хранение в разряженном виде.

Если не соблюдать эти правила, то это может привести к пожару в худшем, и значительной потере ёмкости в лучшем случае.

В связи с этим можно дать несколько рекомендаций по безопасному использованию литий─полимерных аккумуляторов. Для начала следует приобрести качественное зарядное устройство и выставлять на нём корректные настройки. Кроме того, рекомендуется применять разъёмы, которые не допускают короткое замыкание. Обязательно контролируйте ток, который потребляется устройством.

Стоит также отметить, что нужно соблюдать температурный режим и не допускать перегрева полимерной батареи. Это слабое место всех аккумуляторов литиевого типа. Если аккумулятор нагреется до 70 градусов, то в нём начинается самопроизвольная реакция, которая энергию превращает в тепло. В результате воспламенение, а иногда и взрыв. Если есть возможность контролировать напряжение аккумулятора, то за ним особенно пристально нужно следить в конце разрядки.

Ещё одной причиной выхода литиевых АКБ из строя, является разгерметизация. Внутрь полимерной аккумуляторной банки ни в коем случае не должен проникнуть воздух. Изначально корпус герметичен и его не следует подвергать ударам, ронять. Если вы занимаетесь пайкой выводов, то делать это нужно крайне аккуратно.

Зарядка

Недорогие ЗУ имеют индикацию на светодиодах. Число банок и ток заряда ставится при помощи переключателей или установки аккумуляторов в разные разъёмы. Их несомненным плюсом является цена. К главным недостаткам следует отнести проблемы с корректным определением завершения зарядки. Такие устройства только отличают переход от стадии заряда постоянным током к заряду постоянным напряжением.

Более дорогие устройства имеют расширенные возможности. Они отслеживают и выводят на информационный дисплей ток, напряжение, ёмкость, набранную аккумулятором.

Это позволяет им более точно отслеживать стадии процесса зарядки и его завершение. Пользователю остаётся только установить число банок и ток заряда. Остальное ЗУ сделает самостоятельно.

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

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.

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.).

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.

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

Универсальное зарядное устройство для зарядки аккумуляторов

Эксплуатация Li-Po аккумуляторов и меры предосторожности

– 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

– 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

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

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.

Нюансы применения Li-Po аккумуляторов

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

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.

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.

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.

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

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

В наше время появляется все больше и больше портативной переносной аппаратуры. Это могут быть мобильные телефоны, bluetooth-колонки и различные гаджеты. Наиболее часто используемым источником энергии в этом случае является литий-полимерный аккумулятор (Li-Po).

Такие аккумуляторные батареи имеют превосходную плотность энергии на килограмм, так называемый Вт × час /кг (Wh/kg). Этот параметр показывает, как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его массе. Например, автомобили Тесла используют в своих электрокарах аккумуляторы с плотностью энергии в 254 Вт × час/кг.

Есть также такой параметр, как плотность энергии по отношению к объему. Этот параметр показывает как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его объему. Выражается этот параметр, как Вт×час/литр или на английский манер Wh/L. Не забываем, что объем можно выражать также в литрах.

Виды литий-полимерных аккумуляторов

В настоящее время существуют множество литий-полимерных аккумуляторов разных форм и видов.

В первую очередь давайте разделим наши аккумуляторные батареи по видам. Есть одноэлементные батареи, которые выдают номинальное напряжение в 3,7 Вольт, а также есть многоэлементные батареи, которые состоят из одноэлементных. Здесь работает правило последовательного и параллельного соединения источников питания.

Получаем, что если соединять последовательно одноэлементные LiPo аккумуляторы, то можно увеличивать кратно их общее напряжение.

Одноэлементные аккумуляторы чаще всего можно увидеть в ваших мобильных телефонах и других гаджетах.

Многоэлементные аккумуляторы используются в электровелосипедах, электроскутерах и тд.

Схема контроля и защиты аккумуляторной батареи

На простом одноэлементном аккумуляторе мы можем увидеть термоскотч, который закрывает контакты аккумулятора:

Некоторые дешевые одноэлементные аккумуляторы не имеют схемы защиты и контроля от перезаряда и разряда. Выводы в этом случае выходят прямо из батареи.

Но на большинстве аккумуляторов все-таки присутствует схема защиты и контроля заряда.

Здесь мы можем увидеть микросхему-контроллер DW01x, которая выполняет сразу несколько функций.

Она разработана специально для литий-ионных/полимерных батарей и защищает их от повреждения или ухудшения срока службы из-за перезаряда, переразряда и/или сверхтока для одноэлементной литий-ионной/полимерной батареи.

Также можно увидеть микросхему 8205

Эта микросхема является сборкой из двух N-канальных MOSFET транзисторов, которые управляются нашей DW01x.

В сборе вся схема заряда на Li-Po одноэлементную батарею выглядит приблизительно вот так:

Как вы могли заметить, микросхема 8205 представлена в виде двух МОП-транзисторов.

На AliExpress можно найти готовые модули для зарядки одноэлементных батарей. Здесь отчетливо видно микросхемы DW01A, 8205A, а также незнакомую нам TC4056A, которая является еще одним программируемым контроллером. Она задает ток зарядки, напряжение и тд. с источника питания. С таким модулем ваша аккумуляторная батарея без схемы защиты может заряжаться спокойно.

Что будет, если мы вообще уберем схему защиты и контроля? Итак, для этого нам понадобится простой кислотный аккумулятор.

Берем вот такой аккумулятор

и цепляем его к нашей LiPo батарее без схемы защиты и контроля заряда, то есть напрямую к ее выводам

В течение нескольких секунд батарею сначала пучит

А потом она взрывается

Поэтому, схема контроля и защиты очень важна для LiPo аккумуляторных батарей.

Параметры схемы защиты и контроля

Давайте разберем некоторые параметры схемы защиты и контроля на литий-полимерную батарею на базе микросхемы DW01-P

Ну теперь можно перейти к более интересным параметрам.

Overcharge Protection Voltage

По-русски, защита от переЗАРЯДА. В нашем случае типичное значение этого параметра составляет 4,25 В. То есть, когда наша батарея зарядится до 4,25 В, сработает защита и батарея перестанет потреблять ток.

Overcharge Release Voltage

В нашем случае типичное значение составляет 4,05 В. То есть, если напряжение батареи просядет до этого уровня, схема контроля и защиты вновь продолжит заряд аккумулятора до уровня Overcharge Protection Voltage.

Overdischarge Protection Voltage

Защита от переРАЗРЯДА.

Достигнув этого значения, батарея уходит в глубокую спячку. Но почему так происходит, что она не желает заряжаться? Дело как раз в параметре Overdischarge Release Voltage (о нем ниже).

Overdischarge Release Voltage

Пока разряженная батарея не достигнет этого уровня, все попытки зарядить ее тщетны, если только напрямую подать электрический ток сразу на выводы аккумулятора, хотя в этом режиме она все равно может заряжаться, но очень-очень долго. То есть в нашем случае, для того, чтобы снова можно было заряжать батарею, на элементе должно быть напряжение не менее 3 В. Если будет меньше, заряд просто не пойдет.

Эх, сколько было выкинуто таких батареек на свалку человечеством! Люди думали, что батарейка полностью сдохла и отказывалась заряжаться. А всего-то надо было немного подзарядить элемент до уровня разрешения зарядки Overdischarge Release Voltage и спокойно дальше заряжать аккумулятор.

Overcurrent Protection

Ну а также есть замечательный параметр, как перегрузка по току Overcurrent Protection. В нормальном режиме микросхема DW01x постоянно контролирует ток разряда на своем выводе CS. Здесь есть два пути развития событий:

Для того, чтобы батарея вышла из спящего режима, надо полностью отцепить нагрузку, либо сделать так, чтобы нагрузка превышала 500 кОм.

LiPo-аккумулятор (литий-полимерный, Li-Po, Li-Pol или Li-polymer) - один из типов литиевых аккумуляторов. Более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя.

Способность отдавать ток в 10 и даже 100 раз превышающий численное значение ёмкости;
Большая плотность энергии на единицу объёма и массы;
Низкий саморазряд;
Толщина элементов от 1 мм;
Возможность получать очень гибкие формы;
Незначительный перепад напряжения по мере разряда.

Рассмотрим обозначения LiPo-аккумуляторов на примере аккумулятора с популярными характеристиками 2200mAh 3S 20C, для такого аккумулятора встречается также обозначение 2200mAh 3S1P 20C.

2200 mAh - ёмкость аккумулятора в мили-Ампер-часах
3S1P (3 sequential 1 parallel) - три последовательно соединенные ячейки по одному LiPo-элементу в каждой ячейке
20C (C = сapacity) - максимальный разрядный ток может превышать ёмкость аккумулятора в 20 раз умноженную на час (ток 1C заряжает/разряжает аккумулятор ровно за час - условно)

В этих единицах указывается ёмкость аккумулятора - в данном случае 2200 мА·ч. Чем больше ёмкость, тем дольше аккумулятор сможет поддерживать нужный ток и напряжение для работы нагрузки. Также от ёмкости прямо пропорционально зависит максимальный ток разряда и заряда. Подробнее см. в статье Ёмкость аккумуляторов.

То есть аккумулятор 3S - три банки, три элемента питания соединенных последовательно (плюс одной банки с минусом другой) с общим номинальным напряжением 11,1В и максимальным 12,6В.

LiHV-аккумуляторы имеют повышенные номинальные и максимальные напряжения.

Буква P это сокращение от parallel - параллельное соединение элементов.

"1P" - это обозначение количества элементов соединенных параллельно, в данном случае - один. Чаще всего используют только одинарные сборки, поэтому 1P в обозначении не указывают.

Но если, к примеру, взять 2 одинаковых аккумулятора "2200 2S1P", соединить их силовые провода параллельно (плюс с плюсом, а минус с минусом), то получится удвоение ёмкости, а обозначается такая сборка батарей "4400 2S2P", и практически она будет идентична в эксплуатации "4400 2S1P".

В запечатанных сборках, для соблюдения балансировки при заряде, банки в начале параллелят и уже потом соединяют последовательно. Если соединять 2 аккумулятора через силовые провода, то желательно так же соединить и их балансировочные разъёмы.

Можно наглядно посмотреть различные схемы сборок аккумуляторов.

Важной характеристикой LiPo-аккумуляторов является максимальный разрядный ток (токоотдача), то есть способность обеспечивать в нагрузочной цепи некий максимальный разрядный ток. Токоотдача измеряется в единицах С, и вычисляется как отношение допустимого разрядного тока к эквивалентной ёмкости аккумулятора (заряду в ампер-часах).

Например, если на аккумуляторе указана ёмкость 2200mAh и максимальный разрядный ток 20С, то это значит что аккумулятор может обеспечивать ток не выше 2200 * 20 = 44000 mA = 44 A, что нужно учитывать при подключении нагрузки к нему.

Также можно описать эту величину как максимальную скорость разряда в обратных единицах. То есть 20С - это значит, что аккумулятор может быть безопасно разряжен (при максимальном токе) минимум за 1/20 часа, то есть за 3 минуты.

Отдельно в характеристиках аккумулятора фигурирует максимальный зарядный ток, определяемый в тех же единицах C. Всё вышесказанное справедливо и для зарядного тока.

При превышении максимального тока разряда (когда нагрузка требует ток, больший чем может обеспечить аккумулятор) или заряда - неминуемо следует перегрев аккумулятора, при котором внутри него происходят необратимые химические реакции. Как следствие - аккумулятор вздувается, теряет ёмкость. Также может последовать воспламенение или даже взрыв аккумулятора. Некоторые производители указывают пиковую токоотдачу (обычно в 2 раза больше номинальной), которая допустима при разряде аккумулятора кратковременно, обычно до 10 секунд.

Если максимальная токоотдача аккумулятора значительно превышает требуемый ток нагрузочной цепи, то в этом нет ничего страшного, т.к. реальный ток определяется прежде всего нагрузкой, а не способностью аккумулятора. Минусом такого подключения могут быть лишь неоправданно большие размеры и масса аккумулятора.

Следует всегда скептически относиться к заявленному значению токоотдачи C. Наклейки с указанием параметров аккумулятора далеко не всегда соответствуют реальным и могут значительно отличаться от них. Если аккумулятор выделяется меньшими размерами или весом на фоне других с такими же электрическими характеристиками - это повод для скепсиса. Более точное значение С - можно узнать, удалив термоусадочный корпус с аккумулятора и прочтя технические надписи на банках - им можно доверять больше.

Обычный разряд - это питание электрической схемы (модели).

Критический разряд допускается до не менее, чем 3.3B на банку. Кратковременно можно разряжать до 3.0B, после чего желательно сразу (в течение часа) поставить на зарядку, при условии, что батарейка не горячая и не слишком замерзшая. При 2.9В начинаются необратимые изменения в электролите, ёмкость будет снижаться быстрее. При разряде до 2.8В из электролита начнет выделяться соль лития и осаждаться на электродах, что сразу снизит емкость (за счет снижения плотности электролита), и токоотдачу (за счет уменьшения площади электродов). Также уменьшается возможное количество циклов. Кроме того, аккумулятор может и не зарядиться.

Рекомендуемое минимальное напряжение, до которого можно доводить батарею при эксплуатации, это 3.6В на банку. При этом количество циклов разряда/заряда без заметной потери ёмкости может исчисляться сотнями.
При разряде током I=C возможно около 500 полноценных циклов заряда-разряда.
При разряде током, многократно превышающим номинал ёмкости (обычный режим работы) количество полноценных циклов снижается в разы.
Опаснее всего для LiPo высокая температура, а не низкое напряжение. Не следует при разряде допускать нагрев аккумулятора более, чем 60°С.
При использовании на воздухе в холодный сезон аккумуляторы лучше держать в тепле перед использованием и после.

LiPo-батареи имеют оптимальную температуру разряда около +43°C, при которой обеспечивается наиболее высокое напряжение под нагрузкой. Также LiPo-аккумуляторы с началом разряда при температуре +43°C меньше нагреваются во время разряда и заканчивают разряд при более низкой температуре, чем батарея с началом разряда при температуре +21°C. Это обусловлено внутренним сопротивлением: оно уменьшается по мере увеличения температуры аккумулятора до +43..45°C, а при более высокой температуре сопротивление снова начинает увеличиваться.

Кроме того, по некоторым наблюдениям, отмечалось выравнивание внутреннего сопротивления банок при температуре +43°C, в то время как на тех же аккумуляторах в холодном состоянии при измерении внутреннего сопротивления наблюдался больший разброс значений

Нагрев батарей до или близко к их оптимальной температуре +43°C при разряде также обеспечивает выигрыш в длительности службы (сколько раз они могут быть заряжены и разряжены перед началом деградации характеристик).

Первые 2-4 цикла заряда/разряда лучше делать током 3-5C, не больше. Это связано с тем, что при производстве Li-Ion и Li-Po аккумуляторов в электролит добавляется своего рода консервант (ингибитор), который продлевает срок хранения без ущерба для аккумулятора, а также поддерживает напряжение в батарее после производства. Эта добавка (ингибитор) разлагается при первых нескольких циклах заряд-разряд. После такой расконсервации аккумулятор выходит на нормальные режимы работы, в которых, в том числе, после полной зарядки достигается равное напряжение на банках. При использовании батарей в условиях высоких токов разряда, при наличии неразложившегося ингибитора, ячейки могут быть повреждены, что выражается вспуханием ячеек, потере ёмкости и снижении срока службы.

Внимание! Никогда не оставляйте процесс зарядного устройства без внимания! Неважно, насколько считается безопасным используемое зарядное устройство, имеет ли оно контроль температуры и т.п. функции. Даже самые надёжные устройства не застрахованы от выхода из строя. Есть смысл заряжать LiPo-аккумуляторы вне дома, либо в железном ящике, либо в кастрюле с песком.

Для заряда аккумуляторов в поле стоит поискать аккумуляторы с возможностью ускоренной зарядки, на них пишут Fast charge 2С или 5С.

Некоторые зарядные устройства для LiPo-аккумуляторов имеют среди режимов зарядки Fast Charge - быстрая зарядка. По опыту, разница между быстрым и обычным режимом зарядки заключается лишь в более точной балансировке банок у последнего. Время зарядки отличается незначительно, поэтому особого смысла в применении режима Fast Charge нет. Возможно, более существенный выигрыш во времени будет получаться при зарядке аккумуляторов с большим количеством банок (от 6S).

Температура - важный параметр при заряде аккумуляторов.

Нельзя сразу заряжать батареи, которые хранились при низкой температуре (например - в холодильнике, или на морозе на полетушках/покатушках), и ещё не успели нагреться. Это может повлечь за собой риск взрыва этих батарей. Обязательно убедитесь, что батарея нагрелась до комнатной температуры!
Следует контролировать температуру аккумулятора во время зарядки. При зарядном токе 1С батарея не должна греться. При токе 3С батарея может быть слегка тёплой. Интенсивный нагрев говорит о том, что в процессе зарядки что-то идёт не так, следует немедленно отключить аккумулятор от зарядного устройства! Некоторые зарядные устройства оснащены или имеют возможность подключения датчика температуры.
После силового разряда в полёте модели батареи обычно ощутимо нагреваются. Следует дать им немного остыть перед последующим зарядом.
В общем случае температура LiPo-аккумулятора не должна превышать +60°С.

Нет смысла заряжать батареи током более 3..5С, так как при высоких токах заряда батарея за счёт внутреннего сопротивления имеет более низкое напряжение завершения заряда, и, как следствие, более низкую полезную ёмкость. По практическому опыту, оптимальные токи заряда для батарей с FOM = 0,5 и выше - лежат в диапазоне 3..5С, что обеспечивает достаточно короткое время заряда и приемлемое полётное время. Более высокие токи заряда (хорошие батареи вполне можно без ущерба заряжать токами до 10С) приводят к сокращению времени заряда, но за счёт более низкой полезной ёмкости. - Mark Forsyth

Где хранить безопасно:

под ванной: наименее воспламеняемое пространство;
в железном ящике;
в холодильние;
в кастрюле или металлическом ведре (как вариант - с песком).

Весьма часто при подключении LiPo-батарей, с количеством банок от 3S и больше, происходит сильное искрение. Это происходит из-за быстрой зарядки конденсаторов контроллеров моторов. При плохом контакте искрение может быть продолжительным и вызвать выгорание полётных контроллеров или регуляторов из-за постоянных сбросов программы микроконтроллеров и скачков напряжения (проверено, к сожалению, на практике).

С этим можно бороться резисторами на отдельном тонком кабеле, который нужно подключать раньше основного. Ток заряда конденсаторов через резистор будет ниже и искрение будет таким образом подавляться. Также можно использовать специальные разъёмы.

Вздутие LiPo-аккумулятора - результат определённых химических процессов внутри него, сопровождающихся выделением газа, которому некуда выйти из-за герметичной конструкции батареи. Вздутие может происходить по разным причинам и в любом случае сопровождается деградацией, физическим старением аккумулятора, уменьшением ёмкости, неспособностью удерживать полученный заряд и отдавать заявленный ток - это всё следствия увеличения расстояния между пластинами внутри банки аккумулятора.

Неправильные условия эксплуатации. Обычно это слишком большой зарядный ток или слишком большая нагрузка при разряде (слишком большой продолжительный разрядный ток), приводящие к чрезмерному нагреву аккумулятора. А также - пренебрежение процедурой расконсервации.
Нарушение производственных технологий (в том числе - попадание влаги внутрь в процессе сборки) и/или использование дешёвых материалов при изготовлении.

Еле вспухшие аккумуляторы (в таком состоянии вспухание определяется скорее на ощупь, чем визуально) можно некоторое время продолжать эксплуатировать, контролируя фактическую ёмкость. Если аккумулятор не способен держать ёмкость менее 80% от номинальной, то следует приступить к его утилизации.

Сильно (заметно) вспухшие аккумуляторы следует немедленно прекратить эксплуатировать и так же утилизировать.

Целостность и герметичность мягкого корпуса элементов LiPo-аккумулятора - залог безопасности. При нарушении оболочки батареи, или изменении её формы возможны возгорание и даже взрыв!

Даже если кажется, что ничего не происходит и аккумулятор ещё послужит, то ЧП может произойти при его зарядке, когда активизируются химические процессы внутри него и повышается температура. Как вариант, при краше оболочка может где-то надорваться или лопнуть, а при заряде - начать греться и вздуваться, в результате чего трещина может стать больше, в неё попадает кислород, а дальше - пламя из расщелины.

В продаже есть несгораемые спецпакеты для зарядки LiPo-аккумуляторов, предназначенные для снижения вреда в случае возгорания. Их рекомендуется использовать, но, тем не менее, не стоит надеяться на них и оставлять аккумуляторы без присмотра.

На многих зарядных устройствах есть возможность контроля температуры (присутствует вход для температурного датчика). Когда температура датчика, закреплённого на аккумуляторе, превышает заданное в настройках значение (рекомендуется установить предел в 45°C), то аккумулятор сразу обесточивается и зарядник начинает сигнализировать об опасной ситуации. При этом, возможно, аккумулятор вздуется и сильно нагреется, но до огня/взрыва скорее всего дело не дойдет.

В следующих случаях рекомендуется незамедлительно утилизировать LiPo-аккумулятор:

Перед тем как выкинуть LiPo-аккумулятор, желательно его (варианты):

разрядить небольшой нагрузкой в ноль (лампочка или несколько).
подержать в соленой воде до прекращения газообразования. 2-3 столовые ложки на литровую банку. Плюс в том, что гарантированно все банки разряжаются.
надрезать пак канцелярским ножом (разгерметизировать) и через несколько часов он деградирует. - эта рекомендация встречалась на форумах, но её безопасность под сомнением, выполняйте на свой страх и риск.

Паять контактные пластины элементов LiPo-аккумулятора нужно обычным припоем после обработки одним из флюсов:

ФТКА - флюс для пайки алюминиевых проводов.
Жидкий флюс для алюминия отечественного производства (в пластиковом флакончике).
Флюсом для алюминия и ЛТИ-120.
Активный паяльный жир. Нужно только не забыть потом всё промыть.

Если будет предусмотрен побаночный мониторинг, то можно. А если будет просто отсечка по напряжению, то банка с меньшей ёмкостью (5000мА·ч) будет садится раньше всех и она уйдёт в глубокий разряд, что недопустимо.

Блоки питания

Литий- полимерная батарея — это аккумуляторная батарея, которая впервые приобрела популярность благодаря их внедрению в начале 1990-х годов крупными электронными компаниями. По сути, они представляют собой группу очень жестких отсеков для выработки электроэнергии, состоящих из трех частей: положительного электрода; отрицательный электрод; и электролит, или жидкое химическое соединение между ними. Большинство литий-ионных батарей, в отличие от более традиционных, также имеют электронный контроллер , который регулирует мощность и потоки разряда, чтобы ваша батарея не перегревалась и не взрывалась.

Литий-полимерный аккумулятор — описание, происхождение технологии

Характеристики Li-pol аккумуляторов

Разберем такие параметры как зарядка, правильные критерии выбора, плюсы и минусы, срок службы литий-полимерного акумулятора.

Емкость

Высокая плотность энергии. Как говорится в свойстве, высокая плотность энергии означает высокую мощность без больших и громоздких. Это причина, почему она все еще существует в мире прогресса, поскольку это требуется ноутбукам и смартфонам. Поскольку в настоящее время разрабатываются устройства, которые могут быть меньше, но требуют и работают с большой мощностью и обеспечивают более высокое качество, литий-ионный аккумулятор идеально подходит для этого. Это дает аккумулятору высокую мощность при сохранении относительно небольшого размера. Компактный размер делает Li-Polymer аккумулятор хорошим выбором в мобильной индустрии.

Рабочее напряжение

Первый и главный фактор — низкий саморазряд. Производительность аккумуляторных батарей определяется скоростью их саморазряда. После отключения от источника питания литий-ионные аккумуляторы имеют очень низкую скорость саморазряда по сравнению с другими перезаряжаемыми элементами, такими как Ni-Cad и NiMH. Это в основном 5% в первые 4 часа, затем падает до 1 или 2% в месяц. Литий-ионные аккумуляторы имеют более высокий цикл зарядки-разрядки, где некоторые средние классы имеют 1000 циклов, которые имеют 5000 циклов, прежде чем потерять от 20 до 30% своей максимальной зарядной емкости.

Рабочая температура

Важно отличать температуру эксплуатации от той, при которой аккумулятор можно просто заряжать. Разница достигает 30-40 градусов. Оптимальная температура эксплуатации — 60 градусов, зарядки — до 90.

Количество циклов заряд-разряд

Литий-ионные аккумуляторы имеют более длительный срок службы и продолжают обеспечивать лучшую производительность в течение длительного периода времени. Поскольку циклы зарядки-разрядки литий-ионных батарей высоки, они способны показывать лучшую производительность после 5000 циклов, в то время как некоторые другие батареи теряют 30% своей емкости после 1000 циклов. Эти батареи можно регулярно заряжать, не влияя на их мощность. Литий-полимерный аккумулятор имеет главное отличие от ионного — долгосрочность.

Срок службы батареи

Литий-ионные аккумуляторы имеют срок службы в 10 раз больше, чем свинцово-кислотные аккумуляторы, и обеспечивают 2000% номинальной емкости после 2000 циклов (ровно столько, на сколько рассчитан сам электроэлемент). Поскольку эти батареи не требуют активного обслуживания, одноразовая покупка гарантирует долговечность.

Отличие Li-pol от Li-ion аккумуляторов

Поскольку литий-ионные аккумуляторы становятся все более популярными в бытовой электронике, предприятия пытаются снизить затраты, что и объясняет различия. Хотя качественные батареи абсолютно безопасны, вы всегда должны быть осторожны при покупке безымянных брендов. Даже батареи с одинаковыми показателями будут отличаться.

С другой стороны, литий-полимерные батареи, как правило, прочные и гибкие , особенно когда речь идет о размерах и форме их конструкции. Они также легки, имеют чрезвычайно низкий профиль и имеют меньшую вероятность страдания от утечки электролита . Но литий-полимерные батареи тоже не идеальны : их производство значительно дороже, и они не имеют такой же плотности энергии (количества энергии, которое может быть сохранено) и срока службы литий-ионных.

Себестоимость

Литий-ионный аккумулятор дорог в изготовлении, что буквально увеличивает его стоимость. Производство на 35% дороже никель-кадмиевых элементов. Поскольку спрос увеличивается, стоимость для потребителей увеличивается, что, кажется, является главной проблемой. Эта батарея требует сложной схемы бортового компьютера для управления и обеспечения того, чтобы напряжение и ток находились в безопасных пределах. Эта схема также является причиной, которая делает его более дорогим, чем другие аккумуляторы.

Надежность и безопасность

Требуется защита. Литий-ионный аккумулятор не такой прочный, как некоторые другие типы аккумуляторов. Они требуют защиты от перезарядки и разрядки слишком далеко, поскольку они встроены в печатную плату. Поскольку большая часть оборудования и приложений предпочитает использовать эти батареи, люди используют их, не зная их безопасных рабочих пределов и схем.

Температурный режим работы

Оптимальная рабочая температура – около +20 °С. Лучшая температура для хранения Li-Ion аккумуляторов – от 0 до 10 °С, с частичным зарядом. Рекомендуемая температура зарядки литий-ионных батарей – от +5 до +20 °C.

Литий-полимерный аккумулятор: плюсы и минусы

Литий-ионные аккумуляторы легче по сравнению с другими перезаряжаемыми аккумуляторами. Что делает их более эффективными для использования в портативных электронных устройствах.

Плюсы:

Низкие эксплуатационные расходы. Низкие эксплуатационные расходы являются одним из основных преимуществ литий-ионных аккумуляторов. Он не требует регулярного технического обслуживания для лучшей производительности, в отличие от других аккумуляторных батарей, которые требуют регулярной разрядки для поддержания оптимальной производительности. Другие аккумуляторные батареи требуют периодической разрядки, чтобы убедиться, что они не получили эффект памяти.
Без заливки. Большинство аккумуляторов или элементов необходимо заряжать при первой зарядке. Заправка — это метод полной зарядки и полной разрядки аккумулятора перед его использованием. Таким образом, литий-ионная батарея экономит значительное время и не требует зарядки и разрядки, прежде чем ее можно будет реально использовать.
Наличие разных типов. На рынке доступны различные типы литий-ионных батарей, некоторые с цилиндрической, а некоторые с призматической формой. Это дает преимущество выбора конкретного типа батареи для конкретного устройства, что означает, что правильная технология может быть использована для конкретного необходимого приложения. Не только для небольших устройств и приложений, но также предлагает гораздо более высокие уровни тока для электромобилей и электроинструментов.

Литий-ионные аккумуляторы сохраняют заряд в течение более длительного периода времени из-за своего свойства высоких циклов зарядки-разрядки, снижающих потребление энергии и стоимость.

Минусы

Старение. Основным недостатком литий-ионной батареи является ее старение, и оно зависит от количества циклов зарядки-разрядки, которые прошла батарея. Эта батарея, естественно, разлагается, как только она приобретается, независимо от того, используют ее потребители или нет. Поскольку литий-ионная технология растет и развивается,но замена батареи является обязательной после определенного периода времени. Это делает большую проблему, если батарея встроена в оборудование.
Транспорт. Существуют ограничения по весу литий-ионных аккумуляторов при транспортировке. Во многих авиалиниях существует ограничение на количество литий-ионных батарей, перевозимых в багаже, положение безопасности может время от времени меняться. Любые литий-ионные батареи, перевозимые отдельно, должны быть защищены от коротких замыканий защитными крышками и т. д.

Неправильное использование оборудования может привести к перегреву, что, в свою очередь, может вызвать внутреннее короткое замыкание и воспламенить горючий электролит, что приведет к взрывам и пожарам. Это увеличивает риск внутренних травм и ущерба для пользователей и отраслей промышленности, так как большинство продуктов являются портативными, а также используются на более крупных заводах.

Особенности эксплуатации литий- полимерных батарей

Литий-ионная батарея является предпочтительной и самой передовой для использования в текущей ситуации, поскольку она существует уже много лет. Это может быть недостатком, поскольку технология быстро меняется и развивается, что может быть проблемой для батареи, чтобы оправдать ожидания. Как мы знаем, некоторые инциденты все еще ставят под сомнение его выполнимость и эффективность, например, у Samsung Note 7 были проблемы наряду с проблемами безопасности.

Основным недостатком литий-ионных аккумуляторов является перегрев и подверженность пожару. Было много случаев взрыва при перегреве или перезарядке из-за накопления газов и повышения внутреннего давления в результате разложения электролита.

С каждым годом технология совершенствуется и улучшается, а значит, в скором времени станет в один ряд с литий-ионными батареями и другими аналогами.

Читайте также: