Li-Polymerová baterie je nejběžnější technologie baterií, kterou používáme každý den. Znáte ale princip fungování a konstrukci Li-polymerových baterií?
Princip činnosti a konstrukce Li-polymerových baterií je shodný s Li-ion bateriemi. Tyto baterie fungují na principu deinterkalace a interkalace iontů lithia z materiálů kladných elektrod do materiálů záporných elektrod. Nejprve si projdeme proces výroby li-polymerových baterií.
Sendvičové články (obr. 2) se skládají z grafitové elektrody (negativní), lithiové elektrody z oxidu kovu (pozitivní) a separační vrstvy. Oxid kovu lithia je založen na sloučeninách oxidu manganu, niklu nebo kobaltu nebo jejich směsi.
V určitých článcích s nižší úrovní napětí se jako alternativa používá fosforečnan železitý ve formě článků s fosforečnanem lithným a železem. Složení ovlivňuje vlastnosti baterie a liší se podle výrobce a jakosti.
Obr. 2. Základní konstrukce Li-ion článků. Diagram: © University of Siegen
Významná kritéria, která odlišují Li-polymerové baterie od jiných typů článků:
oLi-ion články mají pevné pouzdro z nerezové oceli nebo hliníku. Pouzdro má obvykle válcový tvar („kulaté buňky“). K dispozici jsou však i obdélníkové tvary.
Nevýhody: relativně vysoké náklady na nástroje pro výrobu pouzdra; omezené rozměry.
Výhody: robustní, mechanicky pevné pouzdro, které ztěžuje poškození baterie. Proces laserového svařování utěsní buňky.
Li-polymerové články, také známé jako měkké nebo pouzdrové články, mají tenké a poněkud „měkké“ pouzdro – jako pouzdro – vyrobené z hluboce tažené hliníkové fólie. Převážně prizmatické pouzdro lze vyrobit snadněji a levněji než pevná pouzdra Li-ion článků. Ostatní komponenty ve fóliích s tenkými vrstvami (< 100 µm) mohou být také hromadně vyráběny s relativně nízkými náklady.
Články jsou lehké, tenké a lze je vyrobit v široké škále tvarů a velikostí. Lze dosáhnout jak velkých formátů, tak výšek pod 1 mm. Články však vyžadují pečlivé mechanické zacházení.
Fólie pouzdra je z obou stran potažena plastem. Uvnitř: polyolefiny, odolné vůči buněčným složkám. Vnější: polyamid, odolný vůči vnějšímu prostředí. Tento vodotěsný laminát je svařen a obklopuje článek obsahující katodu, anodu a separátor.
Kritickým bodem bylo provedení deflektoru v oblasti terasy. Dodatečná fólie přivařená k deflektoru zvyšuje utěsnění v této oblasti svařování „pouzdra“.
o Sada elektrod: V Li-polymerových bateriích obsahuje sada elektrod látku na bázi uhlíku (grafit + přísady) nalepenou na kovový substrát. Katoda se skládá z trojrozměrných lithiovaných oxidů kobaltu nebo směsných oxidů nikl/mangan/kobalt (NMC), rovněž nalepených na kovovém substrátu. Na obou elektrodách jsou přítomny deflektory. Jsou navinuty kolem jádra spolu se separátorem, obvykle třívrstvým polyolefinem. Jádro obecně sestává z plochého kolíku za účelem vytvoření obdélníkového vinutí. Návin je umístěn ve spodní části fólie pouzdra, která je částečně přeložena a položena přes návin. Těsnění je vytvořeno svařováním fólie.
o Design: Výhodou je téměř neomezený rozsah velikostí a formátů díky absenci pevného ocelového pouzdra a kompaktní konstrukci. Zejména možnost navrhnout velmi ploché články odlišuje technologii Li-polymerových baterií. Takové baterie mohou být tenčí než 1 mm.
Výsledkem je značná svoboda designu pro konečný produkt. Jednotlivé rozměry lze realizovat i pro malé velikosti sérií, přičemž prostor vyhrazený pro baterii lze využít naplno.
o Energetická hustota: Energetická hustota těchto buněk je vyšší než u jiných typů. V poměru ke své celkové hmotnosti mají Li-polymerové články o něco vyšší hustotu energie než Li-ion články. Stejně jako Li-ion baterie je lze snadno zapojit paralelně, aby bylo možné dosáhnout vyšších kapacit.
o Samovybíjení: Další výhodou LiPo článků je jejich relativně nízká rychlost samovybíjení.
Přesto by měly být chráněny před přebíjením, hlubokým vybitím a extrémními teplotami.
o Schválení: Rozšíření Li-polymerových článků na trhu potvrzuje výhody a přijetí této technologie. Mnoho článků na trhu je certifikováno. Před použitím konkrétního článku by se mělo ověřit, zda má schválení a zda má výrobce nástroje potřebné pro výrobu
VTC Power Co.,ltd，Lithiová polymerová baterie，Li-polymerová baterie，Li-polymerová baterie，Li-iontové články，Li-polymerové baterie，přizpůsobená lithiová baterie
