Современные технологии делают доступным постоянное совершенствование прошлых разработок. Повышение эффективности свойств и основных характеристик позволяет улучшать существующие приборы и аппараты. Одними из таких приборов являются литий полимерные аккумуляторные батареи (li pol). Они представляют собой усовершенствованную версию литиевых.
Полимерные аккумуляторы
Полимерный аккумулятор от своих предшественников отличается тем, что вместо жидкого электролита в нем применяется полимер. В состав улучшенного электролита были добавлены вещества с соединениями лития, тем самым повышаются проводящие свойства.
В отличие от других видов элементов питания полимерные способны отдавать токи при разрядке в несколько раз превышающие собственную емкость аккумулятора. Также расширяются возможности изготовления различных форм.
Важно! Замена жидкого электролита на полимер значительно увеличивает безопасность использования li pol аккумуляторов.
Виды и принцип работы
В основе работы полимерного АКБ лежит процесс перехода некоторых твердых полимеров в состояние полупроводника при смешивании их с частицами лития, тем самым в несколько раз увеличивается проводимость. Теоретические разработки подразумевают повышение энергетической плотности батарей с li ion и li pol электролитами. На сегодняшний день выделяется несколько типов li pol аккумуляторных батарей:
- при добавлении в состав полимерных солей лития получают гелеобразный электролит;
- сухой вид получают при смешивании солей лития с полиэтиленоксидом;
- микропористые изготавливают на основе растворов солей металла лития при отсутствии воды.
Тем не менее следует помнить, что при пониженных температурах существенно понижается ионная проводимость твердого электролита, в этом li polimer уступает жидкому. Перед разработчиками встала задача по поиску материалов при использовании которых расшириться диапазон рабочих температур и увеличиться проводимость вещества. Таким материалом стал литий полимерный электролит, которые по своим полезным свойствам не уступают жидкому.
Существуют некоторые модели элементов питания, в которых был получен твердый анод. В таких аккумуляторах получилось добиться расширенного диапазона температур, а также роста проводимости. Такие элементы широко применяются для питания многих видов техники и приборов.
Интересно знать! На стабильную работу литий ионных полимерных аккумуляторов влияет однородное состояние электролита.
В ходе множества экспериментов и исследований было доказано, что данный вид элементов питания является наиболее безопасным, это выделяет отличие полимерных от литий ионных аккумуляторов. Наличие твердого вещества не позволяет электролиту вытекать и разрушаться при механическом воздействии, а также при появлении токов короткого замыкания. Возможность создания моделей с максимально малой толщиной, позволила создавать стационарное оборудование компактной величины.
Аккумуляторы с твердым электролитом li pol по своим некоторым свойствам и составу близки со своими предшественниками. Однако внедрение в их состав гелеобразной составляющей снизило собственное сопротивление и увеличило скорость ионообменных реакций.
Основные характеристики
Батареи с твердым электролитом пришли на смену щелочным элементам питания, заменяя их во многих видах электроники. Большой срок службы, малые токи самостоятельного разряда, а также повышенная безопасность применения значительно распространило такие источники питания.
К основным характеристикам литий полимерных аккумуляторов следует отнести
- возможность заряжать и разряжать до 1000 раз;
- ежемесячно теряют до 5% заряда самостоятельно;
- сниженная масса за счет возможности применения новых технологий по замене металлических частей в составе батареи;
- плотность энергии достигает значения до 200 Втч/кг;
- диапазон рабочих температур от -20°С до +60°С;
- значение рабочего напряжения до 3,7 В;
- толщина полимерных аккумуляторов от 1 мм;
- напряжение разряда от 3 В;
- максимальное значение тока превышает собственную емкость в два раза;
- естественное старение на 20% за 3 года.
Существуют быстроразрядные батареи, они тяжелее стандартных моделей на 20% и имеют ток разряда, который в 8 раз превышает собственное значение емкости.
Важно знать! Многие виды электроники не выдерживают повышенных значений токов разряда.
Применение
Сферы применения аккумуляторов с li pol электролитами обусловлены основными задачами, поставленными перед ними, а также внешними условиями.
Основное использование
Данные источники питания значительно повышают время работы многих стационарных устройств, при том, что имеют относительно маленькую массу, в этом заключается разница ионных аккумуляторов от литий полимерных. Обыкновенные li pol батареи применяют для питания таких приборов, как планшет, телефоны и другие виды разнообразных гаджетов и игрушек. Быстроразрядные применяются для обеспечения стационарной работы аппаратов с повышенными значениями потребляемого тока.
Увеличенное значение тока разряда используется в устройствах на дистанционном управлении таких, как игрушечные вертолеты и самолеты, а также при работе переносных инструментов и гибридных автомобилей.
Ограничение при использовании
Повсеместное использование полимерных аккумуляторов имеет некоторые ограничения:
- Особые условия восполнения заряда. Данные аккумуляторов относят к пожароопасным в период зарядки, поэтому заводы изготовители рекомендуют применять только специальные устройства с системами контроля и защиты при перегреве.
- Запрещено подвергать воздействию микроволн либо повышенного давления.
- Нельзя подключать к устройствам непосредственно после зарядки, необходимо выждать время для того, чтобы внутренняя температура батареи понизилась до рабочего значения.
Особенности эксплуатации и зарядки
Аккумуляторные батареи, созданные на основе замены жидкого электролита на гелеобразный как самостоятельные источники питания требуют к применению некоторые правила зарядки и безопасной эксплуатации.
Зарядка li pol аккумуляторов
Восполнение заряда полимерных батарей производится при помощи специальных зарядных устройств. Напряжение при этом имеет значение 4 В, при токе заряда, не превышающем номинальное показание внутренней емкости аккумулятора. Однако быстроразрядные источники питания могут иметь ток заряда превышающим емкость практически в 5 раз. По своему принципу зарядка батарей схожа с литиевыми, которая описана по ссылке.
Среднее время на восполнение номинального значения напряжения и тока составляет не более двух часов. При этом устройство должно контролировать подаваемые параметры при окончании зарядки, допустимые отклонения не более 0,01 В.
Современные производители предлагают два основных вида зарядных устройств:
- Простые. Имеют незначительную стоимость и предназначены для восполнения заряда только литиевых батарей.
- Универсальные. С их помощь можно зарядить любой вид аккумуляторов, но имеют повышенную стоимость.
Простые устройства в своей конструкции имеют специальные световые индикаторы. Основные параметры устанавливаются при помощи переключателей на панели прибора. С их помощью можно выставить значение тока зарядки, а также количество банок в батарее. Некоторые изготавливаются с несколькими ячейками, имеющих разные параметры восполнения заряда. Дешевые зарядники не способны четко контролировать показания конечного напряжения.
Наиболее дорогие, универсальные устройства способны контролировать целый ряд параметров при зарядке аккумуляторов с полимерным электролитом. На информационный экран выводятся реальные показания напряжения, тока и емкости. Прибор весь период восполнения заряда контролирует сам, необходимо только ввести значение тока и число банок в аккумуляторе.
Важно! Заряд производить на исправном оборудовании согласно инструкции.
Безопасная эксплуатация литий полимерных аккумуляторов
Ответственное отношение при использовании батарей данного вида убережет от возможного выхода из строя и их механического разрушения. В ходе эксплуатации необходимо соблюдать следующие рекомендации:
- значение напряжение выше 4,2 В может пагубно сказать на работоспособности источника питания;
- запрещается допускать возникновения замыкания полюсов между собой напрямую;
- не допускается работа под нагрузкой, которая может привести к нагреву батареи выше 60 градусов;
- при разгерметизации аккумулятор повредится и выйдет из строя;
- запрещается разряжать элемент питания до значения ниже 3 В;
- перед хранением без нагрузки необходимо полностью зарядить батарею.
Если не соблюдать описанные правила, то использование полимерных аккумуляторов может привести к критическому снижению собственной емкости, а также к самовоспламенению батареи. Для снижения вероятности возникновения неисправности рекомендуется соблюдать несколько советов от производителей источников питания:
- в первую очередь нужно купить оригинальное зарядное устройство, либо аналог с соответственными характеристиками;
- при зарядке применять специальные разъемы, предотвращающих возникновение короткого замыкания;
- правильно заряжать литий полимерный аккумулятор, контролировать основные параметры, корректно выставлять необходимые значения.
При нагреве выше 60 градусов внутри устройства происходят неотвратимые реакции, при которых внутренняя энергия переходит в тепло. В ходе роста накопленного тепла может произойти воспламенение, либо взрыв батареи. Попадание воздуха может также разрушить полимерный источник питания.
Необходимо помнить! Хранить аккумулятор после полной зарядки в прохладном месте, укрыв от попадания прямых солнечных лучей.
Преимущества и недостатки
Литий полимерные аккумуляторы, как и любые электрические приборы и устройства в ходе эксплуатации имеют плюсы и минусы. При выборе, что лучше li polymer или li ion в первую очередь необходимо понимать для чего их применять и ознакомиться с их основными качествами.
К достоинствам следует отнести:
- повышенная плотность внутренней энергии;
- увеличенный срок службы в отличие от аналогичных литиевых батарей;
- низкий самостоятельный разряд;
- возможность изготовления различных форм;
- полностью отсутствует эффект памяти;
- большой диапазон рабочих температур;
- сниженное падение напряжение в ходе работы.
К недостаткам в процессе применения можно отнести:
- снижение значения температуры ниже -20°С, внутренние реакции замедляются;
повышенная стоимость по сравнению с щелочными аналогами.
Литий полимерные аккумуляторы прочно вошли в нашу повседневную жизнь и заняли свою нишу в обеспечении автономным питанием различных устройств.
