Характеристики литий полимерных аккумуляторов. Литий-полимерные аккумуляторы: характеристики, применение и особенности эксплуатации

Что такое литий-полимерные аккумуляторы. Каковы их основные преимущества и недостатки. Как правильно заряжать и эксплуатировать Li-Po батареи. На что обратить внимание при выборе Li-Pol аккумуляторов.

Содержание

Что такое литий-полимерные аккумуляторы и их основные характеристики

Литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы — это усовершенствованный тип литий-ионных батарей, в которых в качестве электролита используется полимерный материал. Основные характеристики Li-Pol аккумуляторов:

Высокая удельная емкость — до 200 Вт*ч/кг
Номинальное напряжение ячейки — 3.7 В
Низкий саморазряд — 5-10% в месяц
Отсутствие эффекта памяти
Количество циклов заряд/разряд — 300-500
Рабочий диапазон температур — от 0°C до +60°C

Благодаря полимерному электролиту Li-Pol аккумуляторы могут иметь тонкую и гибкую форму, что расширяет возможности их применения в портативных устройствах.

Преимущества литий-полимерных аккумуляторов перед другими типами

Li-Pol аккумуляторы обладают рядом важных преимуществ по сравнению с никель-кадмиевыми (NiCd) и никель-металлогидридными (NiMH) батареями:

Высокая удельная емкость — в 3-4 раза выше, чем у NiMH
Малый вес — легче на 20-30% при той же емкости
Отсутствие эффекта памяти — не требуют полного разряда
Низкий саморазряд — дольше сохраняют заряд
Высокое напряжение элемента — 3.7 В против 1.2 В у NiMH
Возможность тонкой и гибкой конструкции

Эти преимущества делают Li-Pol аккумуляторы оптимальным выбором для многих современных портативных устройств.

Области применения литий-полимерных аккумуляторов

Благодаря своим характеристикам Li-Pol аккумуляторы нашли широкое применение в различных областях:

Смартфоны, планшеты, ноутбуки
Цифровые фотоаппараты и видеокамеры
Электронные книги и плееры
Радиоуправляемые модели (самолеты, вертолеты, автомобили)

Электровелосипеды и электросамокаты
Портативные зарядные устройства (пауэрбанки)
Электроинструменты
Медицинское оборудование

Тонкие и гибкие Li-Pol аккумуляторы также используются в носимой электронике — умных часах, фитнес-трекерах и других wearable-устройствах.

Особенности зарядки литий-полимерных аккумуляторов

Правильная зарядка Li-Pol аккумуляторов критически важна для обеспечения их долговечности и безопасности. Основные правила зарядки:

Использовать только специальные зарядные устройства для Li-Pol
Соблюдать напряжение заряда — 4.2 В на ячейку
Не превышать максимальный ток заряда (обычно 1C)
Прекращать заряд при достижении 4.2 В на ячейку
Не оставлять аккумулятор заряжаться без присмотра
Заряжать при комнатной температуре (15-25°C)

Многие современные зарядные устройства имеют режим балансировки, который выравнивает напряжение на отдельных ячейках многосекционной батареи. Это позволяет продлить срок службы аккумулятора.

Меры предосторожности при эксплуатации Li-Pol аккумуляторов

Li-Pol аккумуляторы требуют соблюдения определенных правил безопасности при эксплуатации:

Не допускать глубокого разряда ниже 3.0 В на ячейку
Избегать короткого замыкания — может вызвать возгорание
Не допускать механических повреждений и деформации
Не использовать при температуре выше 60°C
Хранить в прохладном месте при 40-50% заряда
Не разбирать и не нарушать герметичность
При появлении вздутия немедленно прекратить использование

При соблюдении этих правил Li-Pol аккумуляторы будут служить долго и безопасно. Однако в случае повреждения они могут представлять пожарную опасность, поэтому требуют аккуратного обращения.

Выбор литий-полимерного аккумулятора: на что обратить внимание

При выборе Li-Pol аккумулятора следует учитывать следующие параметры:

Емкость — чем больше, тем дольше время работы
Напряжение — должно соответствовать устройству
Максимальный ток разряда — для мощных устройств
Количество циклов заряда — показатель долговечности
Саморазряд — низкий для длительного хранения
Рабочий температурный диапазон
Наличие защитной электроники
Размеры и вес — для компактных устройств

Важно выбирать аккумуляторы известных производителей, которые гарантируют качество и безопасность своей продукции. Для ответственных применений рекомендуется использовать аккумуляторы с защитной электроникой.

Перспективы развития литий-полимерных аккумуляторов

Технология Li-Pol аккумуляторов продолжает активно развиваться. Основные направления совершенствования:

Повышение удельной емкости
Увеличение количества циклов заряд/разряд
Расширение температурного диапазона
Снижение времени зарядки
Повышение безопасности
Снижение стоимости производства

Ведутся разработки твердотельных литий-полимерных аккумуляторов, которые будут обладать еще большей емкостью и безопасностью. В будущем Li-Pol аккумуляторы, вероятно, станут основным типом перезаряжаемых источников питания для портативной электроники и электротранспорта.

Литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы

RC Design / Статьи / Двигатели

Автор — Сергей Потупчик (serj)

Вступление
Основные характеристики
Области применения и стоимость
Производители
Зарядка литий-полимерных аккумуляторов
Эксплуатация и меры предосторожности
Сборка батареи
Нюансы применения
Заключение

Вступление

Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) мы получили возможность использовать литиевые аккумуляторы. При сравнимом весе одного элемента они имеют большую, по сравнению с NiCd и NiMH емкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше — 3.6V/элемент вместо 1.2V. Так что для большинства моделей достаточно батареи из двух или трех элементов.

Среди литиевых аккумуляторов различают два основных типа — литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (LiPo, Li-Po или Li-Pol). Разница между ними – в типе используемого электролита. В случае LiIon – это гелевый электролит, в случае LiPo – специальный полимер, насыщенный литийсодержащим раствором. Но для использования в силовых установках моделей наибольшее распространение получили литий-полимерные аккумуляторы, так что в дальнейшем разговор пойдет именно о них. Впрочем, жесткое разделение тут весьма условно, так как оба типа отличаются в основном используемым электролитом, и все, что будет сказано про литий-полимерные аккумуляторы, практически в полной мере относится и к литий-ионным (заряд, разряд, особенности эксплуатации, техника безопасности). С практической точки зрения нас волнует только тот момент, что литий-полимерные аккумуляторы в настоящий момент обеспечивают более высокие разрядные токи. Поэтому на модельном рынке в качестве источника энергии для силовых установок в основном предлагают именно их.

Основные характеристики

Литий-полимерные аккумуляторы при одинаковом весе превосходят по энергоемкости NiCd в 4-5 раз, NiMH в 3-4 раза. Количество рабочих циклов 500- 600, при разрядных токах в 2С до потери емкости в 20% (для сравнения — у NiCd- 1000 циклов, у NiMH – 500). Вообще говоря, каких–либо данных по количеству рабочих циклов пока еще очень мало и к приведенным в данном случае их характеристикам необходимо относиться критически. Кроме того, технология их изготовления совершенствуется, и возможно, что в данный момент цифры по этому типу аккумулятора уже другие. Так же, как и все аккумуляторы, литиевые подвержены старению. Через 2 года батарея теряет около 20% ёмкости.

Из всего многообразия силовых литий-полимерных аккумуляторов, имеющихся в продаже, можно выделить две основные группы — быстроразрядные (Hi discharge) и обычные. Отличаются они между собой максимальным разрядным током — его указывают или в амперах, или в единицах емкости аккумулятора, обозначаемой букой «С». Например, если ток разряда 3С, а емкость аккумулятора – 1 Ач, то ток будет равен 3 А.

Максимальный ток разряда обычных аккумуляторов, как правило, не превышает 3С, некоторые производители указывают 5С. Быстроразрядные аккумуляторы допускают ток разряда до 8-10С. Такие аккумуляторы несколько тяжелее своих слаботочных собратьев (примерно на 20%), и в названии у них после цифр емкости присутствуют буквы HD или HC, например KKM1500 – обычный аккумулятор емкостью 1500 мАч, а KKM1500HD – быстроразрядный. Хочется сразу сделать небольшое замечание для любителей экспериментов. В бытовой технике быстроразрядные аккумуляторы не применяются. Поэтому если вас посетит идея добыть по дешевке аккумулятор из сотового телефона или видеокамеры, то на хороший результат тут рассчитывать сложно. Скорее всего, такая батарея очень быстро умрет из-за нарушения предусмотренных режимов эксплуатации.

Области применения и стоимость

Применение литий-полимерных аккумуляторов позволяет решить две важные задачи — увеличить время работы мотора и снизить вес батареи.

При замене батареи 8.

4 V NiMH 650 мАч двумя обычными, не быстроразрядными литиевыми аккумуляторами емкостью 2 А*ч, получаем батарею в 3 раза большей емкости, легче на 11 г и с несколько меньшим напряжением (7.2 вольта)! А если использовать быстроразрядные аккумуляторы, вот тогда и большие самолеты могут летать, не уступая в энерговооруженности ДВСу. В подтверждение этому, 7-е место в первенстве мира по пилотажным моделям F3A занял американец на электролете. Причем это была не маленькая жужжалка, а нормальный двухметровый самолет, как у остальных участников, имевших модели с двигателями внутреннего сгорания!

Очень хорошо зарекомендовали себя литий-полимерные аккумуляторы на небольших вертолетах, таких, как Piccolo или Hummingbird — например, даже при использовании стандартного коллекторного мотора время полета на двух банках емкостью 1 Ач составляет более 25 минут! А при замене мотора на бесколлекторный — более 45 минут!

И, конечно, литиевые аккумуляторы просто незаменимы, когда речь идет о комнатных самолетах весом 4-20 г. В этой области NiCd с ними сравниться не может — просто нет таких батарей (например, вес 45 мАч банки-1 г, 150 мАч — 3.2 г), которые при столь малом весе давали бы необходимую мощность — пусть даже в течение 1 минуты!

Единственная область, где пока литий-полимерные аккумуляторы уступают Ni-Cd — это область супервысоких (40-50С) разрядных токов. Но прогресс идет вперед, и, может быть, через пару лет мы услышим про новые успехи в этой области — ведь 2 года назад про быстроразрядные литиевые аккумуляторы тоже никто не слышал…

Вот, для примера, основные характеристики LiPo аккумуляторов Kokam:

Kokam 145	145	27.5х20.4х4.3	3.5	0.7A, 5C
Kokam 340SHC	340	52x33x2.8	9	7А, 20С
Kokam 1020	1020	61x33x5. 5	20.5	3А, 3С
Kokam 1500HC	1500	76x40x6.5	35	12А, 8С
Kokam 1575	1575	74x41x5.5	32	7А, 5С

По цене, в пересчете на емкость, литий-полимерные аккумуляторы стоят примерно столько же, сколько NiMH.

Производители

В настоящее время существует несколько фирм-производителей литий- полимерных аккумуляторов. Лидером по количеству выпускаемых аккумуляторов и одним из первых по качеству является Kokam. Также известны фирмы Thunder Power, I-Rate , E-Tec, и Tanic (предположительно, это второе название Thunder Power или же это один из продавцов Thunder Power под своим названием). Посмотреть типы Kokam-а можно на сайте www.fmadirect. com, батареи разных производителей предлагаются на сайте www.b-p-p.com и www.lightflightrc.com.

Есть еще Platinum Polymer, предлагаемый на сайте www.batteriesamerica.com, предположительно — это другое название I-Rate .

Ассортимент емкости аккумуляторов весьма широк – от 50 до 3000мАч. Для получения больших емкостей используют параллельное соединение аккумуляторов.

По форме все батареи плоские. Как правило, их толщина меньше самой короткой стороны более чем в 3 раза, и выводы делаются с короткой стороны в виде плоских пластин.

I-Rate, насколько мне известно, быстроразрядных аккумуляторов пока не делает, и их аккумуляторы имеют одну особенность: один из электродов у них алюминиевый, и паять его проблематично. Это делает их неудобными при самостоятельной сборке батареи.

Аккумуляторы E-Tec — нечто среднее, они не заявлены как быстроразрядные, но ток их разряда выше, чем у обычных – 5-7С.

Лидерами по популярности являются Kokam и Thunder Power, причем Kokam в основном используют в легких и средних моделях, а Thunder Power на средних, больших и гигантских (более 10 кг!). Очевидно, это обусловлено ценой и наличием в ассортименте мощных сборок — до 30 вольт и 8Ач емкостью. Далее идут Tanic и E-tec, а вот про I-rate упоминаний мало. Platinum Polymer популярен почему-то только в Америке, причем используют его почти исключительно на медленных слоуфлаерах.

Зарядка литий-полимерных аккумуляторов

Заряд аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму — заряд от источника постоянного напряжения 4.20 вольт/элемент с ограничением тока в 1С. Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.1-0.2С. После перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1С аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости. Для полной зарядки необходимо время около 2-х часов. К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда — не хуже 0. 01 в/банку.

Из представленных на рынке зарядных устройств можно выделить основных типа — простые, не «компьютерные» зарядники, в ценовой категории 10-40$, предназначенные только для литиевых аккумуляторов, и универсальные — в ценовой категории 120-400$, предназначенные для различных типов аккумуляторов, в том числе и для LiPo и Li-Ion.

Первые, как правило, имеют только светодиодную индикацию заряда, количество банок и ток в них выставляются перемычками. Достоинство таких зарядных устройств — низкая цена. Главный недостаток – некоторые из них не умеют правильно показывать окончание заряда. Они показывают лишь момент перехода от режима стабилизации тока к режиму стабилизации напряжения, что составляет примерно 70-80% емкости. Для полного окончания заряда надо еще подождать минут 30-40.

У второй группы зарядников возможности намного шире, как правило, они все показывают напряжение, ток и емкость (мАч), которую аккумулятор «принял» в процессе заряда, что позволяет более точно определять, насколько заряжен аккумулятор.

При использовании зарядного устройства самое главное — правильно выставить на заряднике нужное количество банок в батарее и ток заряда. Ток заряда, как правило, равен 1С.

Эксплуатация и меры предосторожности

Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случается или пожар, или аккумулятор «умирает».

Перечислим их в порядке убывания опасности:

Заряд до напряжения, превышающего 4.20 вольт/банку.
Короткое замыкание аккумулятора.
Разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С.
Разряд ниже напряжения 3.00 вольта/банку.
Нагрев аккумулятора выше 60°С.
Разгерметизация аккумулятора.
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 (из-за этого у моего друга обгорел стол, на котором заряжались аккумуляторы, и занавеска) и контролировать ток, потребляемый мотором на «полном газу». Кроме того, не рекомендуется на модели закрывать аккумуляторы со всех сторон от поступления потока воздуха, а если это невозможно, то следует предусмотреть специальные каналы для охлаждения.

В случаях, когда ток, потребляемый двигателем, составляет более 2С, а аккумулятор на модели закрыт со всех сторон, после 5-6 минут работы мотора следует его остановить, а затем вытащить и потрогать аккумулятор — не слишком ли горячий. Дело в том, что после нагрева выше определенной температуры (около 70 градусов) в аккумуляторе начинает идти «цепная реакция», превращающая запасенную им энергию в тепло, аккумулятор буквально растекается, поджигая все, что может гореть.

Если замкнуть почти разряженный аккумулятор, то пожара не будет, он тихо и мирно умрет из-за переразряда …Отсюда следует второе важное правило: следите за напряжением в конце разряда аккумулятора и обязательно отключайте аккумулятор после работы!

Некоторые регуляторы скорости (особенно этим грешат Jeti) не прекращают потребление тока после выключения штатного выключателя. Что заставило чехов принять такое странное решение – не знаю. Но факт остается фактом, практически все модели контроллеров для бесколлекторных моторов Jetti (включая и новую серию «Advanced»), в которых есть BEC, то есть стабилизатор питания приемника и машинок от силового питания, не обеспечивают полное обесточивание цепи штатным выключателем. Отключаются только приемник и сервомашинки, а контроллер продолжает потреблять ток около 20 мА. Это особенно опасно, так как не видно, что питание включено, машинки стоят, мотор молчит… И если забыть о подключенном аккумуляторе на сутки-другие, то окажется, что с ним можно попрощаться — не любит литий глубокого разряда.

Конечно, следует помнить о том, что контроллер двигателя должен уметь работать с литиевыми аккумуляторами, то есть иметь регулируемое напряжение отключения двигателя. И надо не забывать программировать контроллер на нужное количество банок. Впрочем, сейчас появилось новое поколение контроллеров, которые автоматически определяют количество подключенных банок.

Разгерметизация – еще одна причина выхода литиевых аккумуляторов из строя, поскольку 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.

Хранение аккумуляторов, судя по рекомендациям производителей, следует производить в заряженном на 50-70% состоянии, лучше в прохладном месте, при температурах не выше 20°С. Хранение в разряженном состоянии отрицательно сказывается на сроке службы — как и у всех аккумуляторов, у литий-полимерных есть небольшой саморазряд.

Сборка батареи

Для получения батарей с высокой токоотдачей или большой емкости используют параллельное соединение аккумуляторов. Если вы покупаете готовую батарею, то по маркировке можно узнать, сколько в ней банок и как они соединены. Буква P (parallel) после числа обозначает количество соединенных параллельно банок, а S (serial) –последовательно. Например, «Kokam 1500 3S2P» обозначает батарею, соединенную последовательно из 3-х пар аккумуляторов, и каждая пара образована 2-мя параллельно соединенными аккумуляторами емкостью по 1500мач., то есть емкость батареи будет 3000мАч (при соединении параллельно емкость возрастает), а напряжение – 3,7*3 = 11,1В. .

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 1С. Желательно все купленные банки перед соединением разрядить до 3-х вольт током 0.1С – 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, так как различное внутреннее сопротивление приведет к разбалансировке батареи. При пайке следует соблюдать аккуратность, нельзя допускать перегрева выводов, — это может нарушить герметизацию и навсегда убить еще не успевший полетать аккумулятор. Некоторые типы аккумуляторов Kokam поставляются с уже припаянными кусочками печатной платы к выводам, для удобства распайки проводов. При этом добавляется лишний вес — около 1г на элемент, зато греть места для припайки проводов можно гораздо дольше — стеклотекстолит плохо проводит тепло. Провода с разъемами следует закрепить на корпусе батарее, хотя бы скотчем, чтобы случайно не оторвать вывод под корень.

Нюансы применения

Итак, подчеркнем еще раз самые важные моменты, связанные с использованием литий-полимерных аккумуляторов.

Используйте нормальный зарядник.
Применяйте разъемы, исключающие возможность замыкания батареи.
Не превышайте допустимые токи разряда.
Следите за температурой аккумулятора при отсутствии охлаждения.
Не разряжайте аккумулятор ниже напряжения 3 V/банку (не забывать отключать аккумулятор после полета!).
Не подвергайте батарею ударам.

Приведем еще несколько полезных примеров, вытекающих из ранее сказанного, но неочевидных на первый взгляд.

При больших зарядных токах (2 А и более) использование тонких проводов от зарядника до батареи, а также подключение «крокодилами» а не штатными разъемами батареи к заряднику приводят к паразитному падению напряжения в контактах и проводах, зарядник раньше переходит в режим стабилизации напряжения, что увеличивает время заряда. Например, на заряднике «Triton» при использовании штатных проводов с «крокодилами» время заряда на токе 1.5 А увеличивается на 20 минут по сравнению с толстыми (1 кв.мм) проводами без «крокодилов».

При использовании коллекторных моторов нужно не допускать ситуаций, когда мотор застопорен (например, модель лежит на земле), а на передатчике дан полный газ. Ток при этом слишком велик, и мы рискуем взорвать батарею (если раньше не сгорит мотор или регулятор). Эта проблема неоднократно обсуждалась в форумах RC Groups. Большинство регуляторов для коллекторных моторов выключают мотор при потере сигнала от передатчика, и, если ваш регулятор умеет это делать, я бы советовал выключать передатчик, если модель упала, например, в траву далеко от вас, — меньше риск при поиске модели задеть ручку газа болтающегося на ремне передатчика и не заметить этого.

В течении долгой эксплуатации батареи ее элементы из-за изначального небольшого разброса емкостей становятся несбалансированными — какие-то банки «стареют» раньше других и теряют свою емкость быстрее. При большем числе банок в батарее процесс идет быстрее.

Отсюда вытекает следующее правило — иногда необходимо контролировать емкость каждого элемента батареи в отдельности. Для этого можно измерить его напряжение в конце заряда. Как часто? Точно это пока установить сложно — слишком мало опыта эксплуатации накоплено. Как правило, рекомендуют примерно через 40-50 циклов после начала эксплуатации раз в 10-20 циклов производить проверку напряжения элементов батареи при заряде для выявления «плохих банок».

Не рекомендуется «высаживать в ноль» батарею, гоняя мотор до тех пор, пока он не перестанет вообще вращаться. Новой батарее такое обращение не повредит, а для немного разбалансированной — это лишний риск разрядить самую «плохую банку» ниже 3-х вольт, из-за чего она еще больше потеряет емкость.

Когда емкости различаются более, чем на 20% — такую батарею без специальных мер заряжать всю целиком нельзя!

Для автоматической балансировки элементов батареи при заряде используют так называемые балансеры (balancer). Это небольшая плата, подключаемая к каждой банке, содержащая нагрузочные резисторы, схему управления и светодиод, показывающий, что напряжение на данной банке достигло уровня 4.17 — 4.19 вольт. При превышении напряжения на отдельном элементе порога в 4.17 вольт балансер замыкает часть тока «на себя», не позволяя напряжению превысить критический порог. По одновременности зажигания светодиодов видно, какие банки имеют меньшую емкость — на их балансере светодиод зажжется первым. К балансерам предъявляется одно важное дополнительное требование- ток, потребляемый ими от батареи в «ждущем» режиме должен быть мал, обычно он составляет 5-10 мкА.

Следует добавить, что от переразряда некоторых банок в разбалансированной батарее балансер не спасает, он служит только для защиты от повреждения элементов при заряде и средством индикации «плохих» элементов в батарее. Вышесказанное относится к батареям, составленным из 3-х и более элементов, для 2-х баночных батарей балансеры, как правило, не применяют.

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 сохраняется 80% емкости). Но тем не менее, летать на них при температурах около –10…-15 °С можно. Дело в том, что не надо перед полетом морозить батарею — положите ее в карман, где тепло. А в полете 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.

Заключение

Учитывая, какими темпами двигается технический прогресс в области электрохимии, можно предположить, что будущее за литий-полимерными аккумуляторами — если их не догонят топливные элементы. По мере повышения спроса на аккумуляторы и увеличения объема их выпуска цена будет неизбежно падать, и тогда литий станет, наконец, также распространен, как NiMH. На Западе это время уже полгода как наступило, по крайней мере, в Америке. Популярность электролетов с литий-полимерными аккумуляторами все растет. Хочется надеяться, что бесколлекторные моторы и контроллеры к ним тоже подешевеют, но в этой области прогресс снижения цен движется менее стремительно. Ведь всего два года назад задавался в форуме вопрос — «А кто- нибудь реально летает на brushless?». А про литиевые аккумуляторы тогда упоминания не было вообще. ..

В общем, поживем — увидим.

Обсудить на форуме

Литий полимерные аккумуляторы.Виды и устройство.Плюсы и минусы

Литий-полимерные аккумуляторы представляют усовершенствованную конструкцию известных во всем мире литий-ионных батарей. Планируется, что именно эти устройства в скором времени полностью вытеснят с рынка никель-металл-гидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Литий-полимерные элементы все чаще применяются в самых разных электронных устройствах в виде источника питания. Они при одинаковом весе по энергетической емкости в несколько раз превосходят никель-металл-гидридные и никель-кадмиевые конструкции.

Потенциально литий-полимерные элементы будут стоить дешевле литий-ионных аккумуляторов. Однако на данный момент он все еще являются довольно дорогими. На данный момент их производством занимаются лишь несколько крупных фирм. По конструктивному исполнению они похожи на литий-ионные элементы, но в них применяется гелиевый электролит. В результате они выделяются малым током разряда, значительной энергетической плотностью и существенным числом циклов зарядов и разрядов. Их форма может быть самой разной, а сами они выделяются легким весом и компактностью.

На текущий момент литий-полимерные аккумуляторы

могут быть нескольких видов, которые отличаются по структуре электролита:

Элементы, имеющие гелеобразный гомогенный электролит, который создается внедрением в состав полимерных солей лития.
Элементы, имеющие сухой полимерный электролит. Данный вид производится на основе полиэтиленоксида с использованием разнообразных солей лития.
Имеющие электролит из полимерной матрицы, имеющую микропористую структуру. В нем имеются неводные составляющие солей лития.

В связи с тем, что в полимерном элементе применяется жидкий электролит, то их эксплуатационная безопасность на порядок выше. К тому же они могут изготавливаться различной формы и конфигурации.

Некоторые литий-полимерные элементы выполняются из металлического полимера. Однако при низкой температуре параметры подобных батарей существенно снижаются вследствие кристаллизации полимера.

Существуют разработки полимерных батарей, где применяется металлический анод. Некоторым компаниям удалось получить существенного расширения рабочего температурного интервала и плотности тока. Подобные разновидности батарей можно применять в разной бытовой технике и электронике.

При этом разные производители используют различные материалы электродов, структуру электролита и сборочную технологию. В результате выпускаемые батареи могут иметь совершенно разные параметры. Но все компании, выпускающие подобные аккумуляторы, отмечают, что стабильность функционирования литий-полимерных батарей обеспечивает однородность электролита из полимера. Это в свою очередь зависит от количества компонентов, а также температуры полимеризации.

Уже выпускаются варианты батарей, имеющих толщину всего в 1 миллиметр. Благодаря этому производители могут выпускать очень компактные мобильные устройства.

Также литий-полимерные аккумуляторы, которые имеются в продаже, делятся на:

Обычные.
Быстро-разрядные.

Устройство

Литий-полимерные аккумуляторы работают по принципу перемещения ряда полимерных элементов в полупроводниковые вещества при условии включения в них ионов электролита. В итоге происходит существенное возрастание проводимости. По устройству указанные батареи выделяются электролитическим составом.

Суть полимерной технологии заключается в том, что электролит наносится на пленку из пластмассы. Она не позволяет проводить электричество, однако дает возможность обмениваться ионами. Другими словами, электролит из полимера заменяет стандартный пористый сепаратор, пропитанный жидким электролитом. Благодаря сухой полимерной конструкции удается обеспечить минимальную толщину ячейки порядка 1 мм, безопасность применения и простоту производства. Благодаря такой конструкции у разработчиков появляется возможность внедрять такие батареи в обувь, одежду, миниатюрное оборудование и иные устройства.

Но сухая полимерная батарея имеет недостатки в виде снижения проводимости и внутреннего сопротивления полимеров, что неприемлемо для ряда мощных мобильных устройств. Чтобы небольшая полимерная батарея была более продвинутой, к электролиту добавляют некоторый процент гелевых элементов. Большая часть коммерческих аккумуляторов, применяемых на данный момент в сотовых телефонах, являются гибридами полимера и геля. Гибридные аккумуляторы на данный момент являются самыми популярными.

Принцип действия

Литий-полимерные аккумуляторы имеют принцип действия, схожий с литий-ионными элементами, то есть они работают на обратимости химической реакции. Здесь анодом выступает материал из углерода, куда внедряются ионы лития. В катоде применяются оксиды ванадия, марганца либо кобальта. Работа такой батареи основана на способности полимеров переходить в полупроводниковое состояние вследствие включения в них электролитических ионов.

В качестве химической основы электролита здесь по-прежнему применяются соли лития. Однако они располагаются в соответствующей полимерной прокладке, которая находится между катодом и анодом. Благодаря этому литий-полимерные батареи могут быть выполнены в любой произвольной форме. Их можно размещать в различные недоступные места, что открывает новые возможности для производителей электроники.

Применение

Литий-полимерные аккумуляторы находят все более широкое применение. Такие батареи позволяют значительно повысить время эксплуатации работы устройства при уменьшенном весе аккумулятора. Благодаря этому можно получить энергоноситель, который будет в несколько раз большую емкость. При использовании быстроразрядных батарей будет обеспечиваться еще большая производительность. Поэтому подобные аккумуляторы становятся прекрасным вариантом для управляемых по радио моделей самолетиков и вертолетиков, в том числе иных радиоуправляемых устройств.

Применение Li-Pol аккумуляторов дает возможность уменьшить вес батареи и увеличить период работы устройств. Литий-полимерные батареи прекрасно продемонстрировали себя при применении в вертолетах маленького размера, к примеру, Piccolo. Такие устройства способны летать на таких батареях в течение 30 минут и более. Указанные элементы являются хорошим вариантом для небольших летающих конструкций.

Типичные литий-полимерные аккумуляторы используются в качестве источников питания, которые необходимы для электронных устройств, потребляющих сравнительно небольшой ток. Это могут быть ноутбуки, смартфоны и так далее. Быстроразрядные батареи применяются в устройствах, где необходимо высокое токопотребление. Подобные батареи применяются в современных гибридных автомобилях, портативных электрических инструментах и радиоуправляемых устройствах.

Ограничения применения

Эти батареи в будущем можно будет повсеместно использовать в автомобильной промышленности. Сегодня же их используют для создания новых технологий и испытаний электромобилей. Вместе с тем существуют определенные ограничения, которые препятствуют использованию этих батарей повсеместно.

Литий-полимерные батареи требуют специального режима зарядки. В принципе это не сложно, но привычное зарядное устройство применять для этого нельзя. Вызвано это тем, что они выделяются пожароопасностью в период переразрядки. Для борьбы с этим явлением, все подобные батареи имеют электронную систему, которые предотвращают переразрядку и перегревание.
Если неправильно эксплуатировать литий-полимерную батарею, то это может вызвать возгорание.
Литий-полимерный аккумулятор не стоит сразу эксплуатировать непосредственно после зарядки. Для начала его следует охладить до окружающей температуры. В противном случае батарея может выйти из строя.
Недопустимо короткое замыкание.
Не допускается разгерметизация аккумулятора.
Разряд батареи ниже 3 вольт.
Нельзя нагревать выше 60°С.
Аккумуляторы не следует подвергать воздействию микроволн либо давления. Это способно привести к появлению дыма, огня и более серьезным последствиям.
Нужно оберегать батарею от нарушения целостности и ударов. Сильное механическое воздействие может привести к нарушению внутренней структуры.

Однако указанные минусы не мешают их использовать в самых разнообразных областях. В будущем все эти недостатки будут нивелированы внедрением новых технологий и разработок.

Преимущества литий-полимерных батарей

Довольно высокая энергоплотность.
Небольшой параметр саморазряда.
Отсутствует эффект памяти.
Литий-полимерные аккумуляторы несколько превосходят литиевые аналоги по емкости батареи и длительности ее использования.
Изготовления батарей толщиной всего один миллиметр.
Применения в довольно широком температурном диапазоне: от минус 20 до плюс 40 градусов Цельсия.
Возможность придания батарее различной формы.
Небольшое падение напряжения при разряде.

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs. com.
Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

Сеть

система управления сетью
Система управления сетью, или NMS, представляет собой приложение или набор приложений, которые позволяют сетевым инженерам управлять сетевыми …
хост (в вычислениях)
Хост — это компьютер или другое устройство, которое обменивается данными с другими хостами в сети.
Сеть как услуга (NaaS)
Сеть как услуга, или NaaS, представляет собой бизнес-модель для предоставления корпоративных услуг глобальной сети практически на основе подписки.

Безопасность

API веб-аутентификации
API веб-аутентификации (WebAuthn API) — это программный интерфейс приложения (API) для управления учетными данными, который позволяет веб-. ..
Общая система оценки уязвимостей (CVSS)
Общая система оценки уязвимостей (CVSS) — общедоступная система оценки серьезности уязвимостей безопасности в …
Вредоносное ПО Dridex
Dridex — это форма вредоносного ПО, нацеленное на банковскую информацию жертв с основной целью кражи учетных данных онлайн-аккаунта …

ИТ-директор

программа аудита (план аудита)
Программа аудита, также называемая планом аудита, представляет собой план действий, в котором документируются процедуры, которым аудитор будет следовать для подтверждения…
децентрализация блокчейна
Децентрализация — это распределение функций, контроля и информации вместо того, чтобы быть централизованным в едином учреждении.
аутсорсинг
Аутсорсинг — это деловая практика, при которой компания нанимает третью сторону для выполнения задач, управления операциями или предоставления услуг. ..

HRSoftware

командное сотрудничество
Совместная работа в команде — это подход к коммуникации и управлению проектами, который делает упор на командную работу, новаторское мышление и равенство …
самообслуживание сотрудников (ESS)
Самообслуживание сотрудников (ESS) — это широко используемая технология управления персоналом, которая позволяет сотрудникам выполнять множество связанных с работой …
платформа обучения (LXP)
Платформа обучения (LXP) — это управляемая искусственным интеллектом платформа взаимного обучения, предоставляемая с использованием программного обеспечения как услуги (…

Обслуживание клиентов

сегментация рынка
Сегментация рынка — это маркетинговая стратегия, в которой используются четко определенные критерии для разделения общей адресной доли рынка бренда . ..
воронка продаж
Воронка продаж — это визуальное представление потенциальных клиентов и того, где они находятся в процессе покупки.
анализ потребительской корзины
Анализ потребительской корзины — это метод интеллектуального анализа данных, используемый розничными торговцами для увеличения продаж за счет лучшего понимания покупок клиентов…

10 Преимущества литий-полимерного аккумулятора

Литий-полимерный аккумулятор разработан на основе жидкостного ионно-литиевого аккумулятора. Материалы анода и катода литий-полимерной батареи такие же, как у жидкостной литий-ионной батареи, но в качестве внешней упаковки в ней используется гелевый электролит и алюминиевая пластиковая пленка, поэтому она легче и тоньше, имеет более высокую плотность энергии и характеристики безопасности, и широко используется клиентами в стране и за рубежом.

Преимущества литий-полимерной батареи

1.

Высокая плотность энергии
Масса литий-полимерного аккумулятора в два раза меньше, чем у никель-кадмиевого или никель-гидридного аккумулятора того же объема, а объем составляет 40-50% от никель-кадмиевого и 20 -30% по сравнению с никель-гидридным, что делает его аккумулятором большой емкости того же объема.
2. Тонкая толщина
Жидкостная литиевая батарея использует метод, при котором сначала настраивается корпус, а затем подключаются материалы положительного и отрицательного электродов. Существует техническое узкое место при толщине менее 3,6 мм, в то время как у полимерной ячейки такой проблемы нет. Толщина может быть менее 1 мм, что соответствует направлению развития истончения приложений.
3. Низкое внутреннее сопротивление
Внутреннее сопротивление полимерных батарей меньше, чем у жидких батарей, текущее внутреннее сопротивление полимерных батарей может быть даже ниже 35 мОм, что значительно снижает мощность батареи, может эффективно увеличивать время ожидания приложений.
4. Настраиваемая форма
Полимерная батарея может увеличивать или уменьшать толщину ячейки в соответствии с требованиями заказчика, разработка новой модели ячейки, дешевая цена, короткий цикл открытия пресс-формы, некоторые даже в соответствии с формой приложений адаптированной формы батареи, чтобы в полной мере используйте пространство корпуса батареи, улучшите емкость батареи.
5. Хорошие характеристики зарядки и разрядки
Зарядное устройство постоянного тока и постоянного напряжения с номинальным напряжением 4,2 В может полностью зарядить литий-полимерный аккумулятор за один-два часа. В полимерных батареях используются коллоидные электролиты, которые имеют более стабильные разрядные характеристики и более высокую разрядную платформу, чем жидкие электролиты.
6. Высокое напряжение
Рабочее напряжение одного литий-полимерного элемента составляет 3,7 В (среднее), что эквивалентно трем последовательно включенным никель-кадмиевым или никель-гидридным батареям.
7. Хорошие характеристики безопасности
Внешняя упаковка представляет собой алюминиево-пластиковую упаковку, которая отличается от металлической оболочки жидкостной литиевой батареи. Из-за использования технологии гибкой упаковки, внутренние проблемы с качеством могут быть немедленно вызваны деформацией внешней упаковки и показывают, как только возникнут скрытые проблемы безопасности, они не взорвутся, а только набухнут.
8. Длительный срок службы
При нормальных условиях цикл зарядки и разрядки литий-полимерного аккумулятора может превышать 500 раз.
9. Отсутствие загрязнения
Литий-полимерные батареи не содержат вредных металлов, таких как кадмий, свинец и ртуть. Профессиональные заводы по производству аккумуляторов, такие как Grepow, прошли сертификацию экологической системы ISO14000, а продукция соответствует директиве ЕС RoHS.
10. Отсутствие эффекта памяти
Эффект памяти – это явление, при котором емкость никель-кадмиевой батареи уменьшается во время цикла заряда и разряда.