Литий-полимерный аккумулятор – отличие от литий-ионного

Размеры литий-полимерных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы очень популярны и занимают на данный момент до 80% количества всех бытовых аккумуляторов небольшого размера. Литий-полимерные – следующий эволюционный шаг развития литиевых аккумуляторов. Давайте попробуем разобраться, в чем главные различия между двумя группами этих аккумуляторов.

Для начала вспомним принцип работы литий-ионного аккумулятора.

Схема работы литий-ионного аккумулятора

Устройство литий-ионного аккумулятора

Электрический заряд переносится положительно заряженными ионами щелочного металла лития. Ион этого металла обладает относительными небольшими размерами (поскольку находится вверху таблицы Менделеева) и способен внедряться в кристаллические решетки других веществ с образованием химических связей. Например, графита или оксидов (или солей) металлов (например, оксида кобальта или фосфата железа). И, что очень важно, эти процессы обратимы. Упрощенно принцип работы аккумулятора можно описать так.

Когда аккумулятор заряжается, ионы лития движутся к отрицательно заряженному электроду (катоду) и образуют с графитом соединение с условной формулой LiC6. Но энергетически выгоднее литию находиться в связи с оксидом кобальта, поэтому после снятия внешнего электрического поля (отключения зарядки), ионы лития стремятся переместиться к аноду и образовать кобальтат лития (LiCoO2). На аноде возникает положительны заряд, на катоде отрицательный – аккумулятор готов к работе.

Для того чтобы ионы лития могли путешествовать от одного электрода к другому, необходима среда, где такое будет возможно. Этой средой и является электролит, который соединяет электродные отсеки внутри аккумулятора.

В классическом литий-ионном аккумуляторе используется жидкий электролит (точнее, гелеобразный) на основе органических растворителей. Поскольку электролит скорее жидкий, необходим сепаратор, который бы не давал смешиваться активным компонентам электродных отсеков.

Очевидно, было бы хорошо, если бы удалось обойтись без жидкого электролита и сепаратора. В ходе исследований такие твердые литий-проводящие электролиты были найдены. Их можно поделить на три группы – сухие полимерные электролиты (например, на базе полиэтиленоксида с добавлениями солей лития), гель-полимерные электролиты, которые получаются внедрением в сухие полимерные электролиты пластификаторов-растворителей. И неводные растворы солей лития, которые абсорбируются микропористой полимерной матрицей. На практике чаще всего используются аккумуляторы с гель-полимерным электролитом.

В различии электролита и состоит принципиальное отличие литий-ионного от литий-полимерного аккумулятора.

Рабочие параметры обоих типов аккумуляторов очень близки – напряжение, емкость, динамика зарядки практически одинаковые.

Силовой литий-полимерный аккумулятор

Один из силовых литий-полимерных аккумуляторов

Но отсутствие жидкого электролита позволяет делать литий-полимерные аккумуляторы любой формы толщиной от 1мм! Тогда как обычные литиевые аккумуляторы имеют форму привычных банок. Также, поскольку вытекать нечему, корпус не обязательно должен быть металлическим, можно обойтись и пластиком. Жидкий электролит литий-ионных аккумуляторов является горючим органическим веществом, поэтому литий-полимерные аккумуляторы, в которых ничего особо горючего нет, более безопасны в работы. Тем не менее, на них распространяются те же самые правила эксплуатации, что и для литий-ионных аккумуляторов (подробнее – читайте в статье "Использование литий-ионных аккумуляторов").

Есть и небольшая ложка дегтя – электропроводность твердого электролита хуже, чем электролита жидкого. Поэтому обычные литий-полимерные аккумуляторы не способны выдавать большие токи (более 3С). Но выпускаются, так называемые, силовые модели таких аккумуляторов, которые способны выдать ток в более чем 10С (С – численное значение емкости аккумулятора в ампер-часах). Это в значительной степени определяет область использования аккумулятора – обычные там, где особо большие токи не требуются – мобильные телефоны, фотоаппараты и т.д., силовые – наоборот, там, где ожидается питание мощных потребителей электричества – двигатели моделей, электроинструментов и т.д. Также, электропроводность твердого электролита сильно снижается при понижении температуры, сильно возрастает внутреннее сопротивление аккумулятора и, как следствие, тут же сильно ухудшаются его характеристики. Все, наверное, сталкивались с тем, как быстро садится мобильный телефон на морозе? Правда, при прогреве до рабочей температуры, все восстанавливается.

Очень часто к твердому полимерному электролиту для улучшения электропроводности добавляют небольшое количество гелеобразного электролита, который используется в обычных литий-ионных аккумуляторах. Получается, что значительная часть аккумуляторов является своего рода гибридами двух типов аккумуляторов.

Доказана возможность создания литий-полимерных аккумуляторов в широком диапазоне емкостей, совершенно определенно можно говорить, что использование аккумуляторов этого типа более безопасно, чем традиционных литий-ионных аккумуляторов. Все это не оставляет никаких сомнений, что производство литий-полимерных аккумуляторов будет только расширяться.

Итак, принципиальное отличие литий-полимерных аккумуляторов от литий-ионных – в типе используемого электролита. На сегодня практическое применение находят оба типа. И при соблюдении правил эксплуатации каждый из них способен сполна отработать вложенные в него средства.

Оцените статью: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 (6 оценок, средняя 4.25 из 5)


Ваши комментарии

0 #1 jazz 12.07.2016 10:05
я думал что это какие-то другие аккумы...
Цитировать

Добавить комментарий