Литий-полимерные Li-pol аккумуляторы и батареи отличаются от обычных литий-ионных аккумуляторных батарей видом используемого электролита. Разработанные в 1970-х годах, они используют только твердый сухой электролит из полимера. Он похож на пленку из пластика, не проводящую электрический ток, но обеспечивающую ионообмен. То есть пропускающую через себя ионы — электрически заряженные атомы или группы атомов.
Литий-полимерные Li-pol аккумуляторы, описание, особенности устройства и конструкции, применение, основные преимущества и недостатки.
Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитываемый жидким электролитом. Сухой полимер позволяет упростить производство, улучшить безопасность аккумуляторных батарей этого вида и добиться их тонкопрофильной геометрии. При этом исчезает опасность воспламенения батарей, поскольку в них не используется жидкий или гелеобразный электролит.
С появлением элементов литий-полимерных аккумуляторных батарей толщиной всего в 1 мм перед конструкторами аппаратуры открылись новые возможности в отношении конечной формы и размеров новых электронных устройств. Были сняты многие ограничения касательно микроминиатюризации радиоэлектронных устройств. Новые микроэлементы питания для коммерческого использования появились на рынке относительно недавно.
К сожалению, недостатком литий-полимеров является их плохая проводимость. Внутреннее сопротивление литий-полимерных батарей слишком велико и не позволяет обеспечивать токи, необходимые для работы современных средств связи и работы жестких дисков портативных компьютеров. Хотя нагрев элемента таких батарей до 60 градусов и выше и увеличивает проводимость до необходимых значений, такой способ снижения их внутреннего сопротивления не всегда пригоден для коммерческих приложений.
Исследования в области усовершенствования характеристик литий-полимерных батарей при работе в условиях температур, близких к комнатным, продолжаются. Ожидается, что появятся литий-полимерные Li-pol аккумуляторы способные сохранять работоспособность при количестве циклов заряд/разряд до 1000 и имеющие более высокую энергетическую плотность, чем выпускаемые в настоящее время литий-ионные аккумуляторы и батареи.
В то же время литий-полимерные аккумуляторные батареи в настоящее время успешно применяются в источниках резервного питания в странах с жарким климатом. Чаще всего они заменяют свинцово-кислотные батареи (VRLA), которые критичны к работе в условиях высоких температур.
Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы с гелевым электролитом, в чем между ними разница.
Иногда для снижения внутреннего сопротивления литий-полимерных батарей применяют в них добавку гелевого электролита. Большинство литий-полимерных батарей, используемых для питания мобильных телефонов, на самом деле являются гибридными. Представляющими собой нечто среднее между литий-ионными и литий-полимерными аккумуляторами, и в них используется гелевый электролит. Правильное название таких батарей — литий-ионные полимерные батареи. Хотя в рекламных целях многие производители называют их литий-полимерными.
Какова же разница между литий-ионными и литий-полимерными батареями с гелевым электролитом? Хотя их характеристики и близки, в литий-полимерных батареях вместо сепараторов применяется твердый электролит. Добавленный в них гелевый электролит предназначен просто для улучшения ионообменных процессов. Таким образом, снижения внутреннего сопротивления.
Технические трудности при производстве литий-ионных полимерных батарей замедляют их продвижение на рынке. И инвесторы всегда быстрее хотят получить отдачу от вложенных в исследования денег.
В настоящее время все возможные преимущества литий-полимерных батарей пока еще не реализованы. Не достигнута их более высокая емкость. Она пока все еще меньше емкости литий-ионных батарей. Их производство дороже производства тех же литий-ионных батарей.
Тем не менее, из-за возможности значительного уменьшения толщины литий-полимерных батарей интерес к ним, прежде всего производителей мобильных телефонов, не исчез. Конструкция корпусов для таких батарей более проста, для их производства необходима фольга, которая используется в пищевой промышленности.
Преимущества литий-ионных полимерных аккумуляторов и батарей:
Очень малая толщина. Сравнимая с толщиной кредитной карты.
Гибкий форм-фактор. Производителям не обязательно привязываться к каким-то стандартным размерам. Литий-полимерные Li-pol аккумуляторы могут выпускаться любого разумного размера и формы.
Малый вес. Гелевый электролит намного легче жидкого, его применение позволяет упростить конструкцию корпуса и отказаться от металлической оболочки корпуса элемента.
Лучшая безопасность при эксплуатации. Литий-полимерные Li-pol аккумуляторы устойчивы к перезаряду, в них не может произойти утечка электролита.
Недостатки литий-ионных полимерных аккумуляторов и батарей:
Более низкая энергетическая плотность и меньший ресурс по сравнению с литий-ионными батареями. Хотя возможности для их совершенствования далеко не исчерпаны.
Дороговизна производства. Однако при массовом производстве цены на литий-полимерные Li-pol аккумуляторы снизятся.
По материалам книги Аккумуляторы.
Хрусталев Д.А.
