Насколько хорошо вы знаете структуру литий-полимерной батареи?

С учетом того, сколько аккумуляторов в целом приобрели популярность за последние несколько десятилетий, инженеры и ученые почти никогда не ожидают, что обычные люди ничего не знают о батареях, особенно о литий-полимерных батареях . Однако остается хороший вопрос: что вы знаете о литий-полимерных батареях?

Для начала, знаете ли вы, что литий-полимерный аккумулятор обычно называют LiPo-аккумулятором? Что ж, они есть, и, как следует из названия, литий-полимерные аккумуляторы предназначены для работы с литий-ионной технологией, в отличие от обычного жидкого электролита, используемого в других типах аккумуляторов, они также удобны для карманных перезаряжаемых аккумуляторов, несмотря на передовые технологии, используемые в их конструкции. . LiPo аккумуляторы разработаны с учетом веса оборудования, с которым они будут использоваться, например, менее тяжелых мобильных телефонов, самолетов и конкретных автомобилей.

LiPo батареи - не единственные типы литиевых батарей, которые были разработаны в отрасли. LiPo батареи отличаются от других литиевых батарей из-за природы их композитного электролита, несущего ионы. Чтобы помочь вам лучше понять батарею LiPo, мы рассмотрим, что именно отличает LiPo батарею от литий-ионной или литий-ионной батареи, используя самые простые термины.

Основное различие заключается в материале, из которого изготовлены электролиты, используемые при конструировании самих аккумуляторов: литий-ионные аккумуляторы разработаны с использованием жидких электролитов, а аккумуляторы LiPo - с твердыми гелеобразными полимерами, а не с жидкими электролитами. Стоимость литий-ионных аккумуляторов более выгодна, а удельная энергия у них выше. Хотя эти факторы могут сделать литий-ионный аккумулятор более привлекательным, они не могут сравниться с литий-ионным аккумулятором, который более безопасен и весит намного меньше, является перезаряжаемым и имеет более длительное время использования.

Теперь, когда вы знаете, чем отличается LiPo аккумулятор, давайте кратко опишем структуру LiPo аккумулятора. LiPo является предпочтительным выбором вместо других перезаряжаемых батарей, таких как NiMH или NiCad, в первую очередь из-за его высокого отношения плотности накопления энергии к весу (LiPo батареи, хотя они могут весить больше, сохраняют больше энергии, чем почти все другие батареи), это способность давать постоянное выходное напряжение. Его можно безопасно разряжать, когда он не используется, и его можно заряжать так же быстро, и, наконец, литий-полимерные батареи позволяют регулировать напряжение, выходную мощность и бывают разных размеров и форм.

Батарея LiPo - это, пожалуй, самое инновационное открытие, которое поразило электрический RC, он используется в вертолетах, самолетах и многороторных беспилотных летательных аппаратах, а не только в мобильных устройствах, и им от этого лучше. LiPo батареи позволяют питать эти устройства электронным способом, а не за счет топлива.

Полное руководство по структуре литий-полимерных батарей

· Ячейка для мешочка и футляр

Лучшее место для начала изучения конструкции LiPo-аккумулятора - это упаковка; мешочек.

Сама батарея RC LiPo хранится в защитном гибком пластиковом корпусе, известном как контейнерная ячейка. Ячейка-мешочек предназначена для безопасного переноски многоклеточной батареи, плоская конструкция позволяет складывать несколько ячеек в стопку, не тратя впустую воздушное пространство, как в корпусах с круглыми ячейками. Пластиковый материал снижает вес аккумулятора. Другие литиевые батареи, такие как Li-Ion 18650, весят как минимум на 20% больше, чем обычная LiPo батарея, которая дает столько же энергии.

Подсумок защищен чехлом; жесткий или мягкий чехол. Жесткий корпус является предпочтительным выбором для машин, которые могут подвергаться постоянным ударам и жестким условиям эксплуатации, например, автомобилей. Они обеспечивают повышенную защиту аккумулятора и весят больше, чем мягкий корпус.

Жесткий футляр также поставляется с круглым разъемом, который обеспечивает доступ к симметричной проводке и основному источнику питания. Аккумуляторы LiPo в мягком футляре лучше подходят для радиоуправляемых самолетов; они поставляются в виде термоусадочной пленки (легкой), покрывающей аккумуляторные элементы, часто с тонким защитным слоем из пенопласта, а сбалансированная проводка и основное питание припаяны непосредственно к аккумуляторным элементам, чтобы помочь уменьшить его вес и предотвратить сбой соединения.

· Напряжение и количество ячеек

Как правило, напряжение элемента LiPo аккумулятора устанавливается на уровне 3,7 В для отдельного элемента, батареи с более высоким напряжением имеют несколько элементов, как аккумулятор 7,4 В.

Следовательно, называется аккумулятором 2S, содержащим в своей серии двухэлементные. 3S состоит из трех ячеек.

· Емкость (мощность)

Емкость или мощность LiPo-аккумулятора - это показатель того, сколько энергии может удерживать элемент аккумулятора.

Подобно топливному баку автомобиля, емкость - это запас энергии, который измеряется в миллиампер-часах или, для краткости, мАч. Это измерение показывает, как будет израсходована энергия при разрядке в течение часа.

· Рейтинг разрядки (C-рейтинг)

C-рейтинг намного труднее понять, потому что он не обязательно оказывает очевидное влияние на эффективность LiPo-аккумулятора, как его емкость или мощность.

Мы понимаем это и, чтобы помочь вам понять, что такое C-рейтинг, мы будем описывать его просто как время, в течение которого LiPo аккумулятор может безопасно разряжаться, когда он не используется. Его измерение является прямой производной от емкости аккумулятора.

· Внутреннее сопротивление

Это то, насколько хорошо и сколько энергии LiPo аккумулятор может передать машине, к которой он подключен.

Если это число велико, то большая часть энергии, генерируемой батареей, теряется в виде тепловой энергии, что указывает на неэффективность батареи. Вы также должны знать, что LiPo батареи сконструированы таким образом, чтобы предполагать, что более низкая емкость или C-рейтинг равны более высокому внутреннему сопротивлению.

Различные производители пытаются смягчить эту взаимосвязь с помощью своей конструкции, но при покупке LiPo батареи безопаснее обращать внимание на низкое значение внутреннего сопротивления.

Типы структур литий-полимерных батарей

Литий-полимерные батареи различаются по своей конструкции. Конструктивно они могут отличаться по форме, толщине, скорости разряда, рабочим температурам, технологии и материалам компонентов, из которых они изготовлены. Мы бы подробно рассмотрели эти структурные различия.

Батареи LiPo бывают самых разных размеров, причем LiPo-батареи квадратной формы являются наиболее распространенными и очень легко проектируются и производятся. У нас также есть батарейки круглой формы, очень похожие на плоские кнопки; Эти круглые LiPo батареи имеют более высокую плотность энергии и были произведены в качестве замены менее эффективных кнопочных батарей, которые имеют гораздо более низкую скорость разряда.

К другим типам относятся LiPo аккумуляторы, похожие на цифровые сигареты, они имеют цилиндрическую форму и идеально подходят для аккумуляторов цилиндрической формы. Технологические достижения в области мобильных устройств позволили создать изящные литий-полимерные батареи, используемые в таких устройствах, как смарт-браслеты и часы. LiPos, используемые в устройствах и наушниках с голубыми зубами, имеют форму луны. Мы видим, что по мере развития технологий для устройств, машин и инструментов структурные формы LiPos также становятся менее регулярными.

Еще одно структурное отличие, которое следует учитывать, - это ширина и толщина LiPo-аккумулятора; Существуют стандартные LiPo-батареи толщиной 2–15 мм и ультратонкие LiPo-аккумуляторы 0,4–2 мм, которые лучше подходят для технологически продвинутых устройств. Батареи LiPo также бывают с разной скоростью разряда; стандартный 0,2 C-рейтинг с пиковой скоростью разряда 2C и батареи с высокой разрядкой, используемые в новейших устройствах RC, которым требуется, чтобы их токи разряда были намного больше.

При низкой температуре батарея LiPo работает от -40 ° C и даже ниже при -50 ° C, что подходит для работы в холодных условиях. Нормальная рабочая температура и скорость работы для LiPo батареи составляет от -20 ° C до + 60 ° C с диапазоном температур зарядки от 0 ° C до 45 ° C, используемым в обычных устройствах и гаджетах. Прямой противоположностью низкотемпературных LiPo-аккумуляторов являются высокотемпературные аккумуляторы, достигающие 50–60 ° C.

Когда речь идет о материалах и технологиях компонентов LiPo-аккумулятора, он отличается от типа компонента из оксида лития-кобальта, который является наиболее распространенным типом, изготовленным из чистого положительного кобальта, обычно используемым для небольших устройств, он хорош для своего жизненного цикла, стабильного рабочего напряжения и довольно впечатляюще высокая плотность энергии. Никель-кобальт-марганец предлагает более сбалансированную работу батареи, чем чистый кобальт, и стоит меньше. Вы можете найти их в солнечных батареях и транспортных средствах, работающих на электричестве.

Кроме того, есть литий-марганцево-оксидные липо-аккумуляторы, которые обычно используются в электродвигателях и мотоциклах. Он имеет более низкую плотность энергии, чем ранее упомянутые типы, а также стоит меньше.

Последняя доступная структура LiPo-батарей - это литий-железо-фосфатная или LiFePO4, состоящая из лития, железа и фосфата. Этот тип LiPo имеет более длительный срок службы до 2000 раз больше, чем обычный срок службы от 300 до 500 циклов. К сожалению, напряжение и плотность энергии не так впечатляют.

Какова основная структура литий-полимерной батареи?

Как правило, базовая структура LiPo-аккумулятора позволяет ему выделять гораздо больше энергии, чем любая другая категория аккумуляторов, разработанная до сих пор в мире литиевых аккумуляторов, они критически разработаны для чувствительных к весу гаджетов, устройств и машин, таких как радиоуправляемые самолеты. и мобильные гаджеты.

Базовая конструкция имеет цилиндрическую или прямоугольную форму и состоит из полиэтиленового материала, который легко проникает между пространством вокруг анода и катода. Анод LiPo батареи обычно состоит из литиевых и CoO2 и алюминиевых пленок для литий-ионных и токосъемников соответственно. Катод обычно состоит из углеродных листов и бронзовой пленки для Li-ion и CoO2 и токосъемников соответственно. Батарея LiPo состоит из раствора органического электролита.

· Хранение и использование

Основным компонентом LiPo является литий, который представляет собой щелочной металл, который при воздействии воды или тепла реагирует и воспламеняется.

Это происходит потому, что при экстремальном использовании выделяется более чем достаточно атомов кислорода и лития через концы катода или анода соответственно, что может вызвать коррозию лития или ржавчину, научно известную как Li2O, которая, к сожалению, увеличивает внутреннее сопротивление и вызывает большие потери энергии из-за тепла. Используйте LiPo аккумуляторы дольше, надежно храня их при комнатной температуре с безопасным поддержанием напряжения на уровне 3,8 В для каждой ячейки после каждого использования.

Завершение

Важно утилизировать плохие или неисправные LiPo аккумуляторы, потому что их опасно хранить неиспользованными.

Перед утилизацией вы можете лично разрядить свою LiPo батарею, а затем погрузить ее в теплую насыщенную соленую воду, чтобы полностью отключить батарею, или просто верните ее в утилизацию. Литиевые батареи небезопасны для окружающей среды, когда они не используются, их следует утилизировать надлежащим образом.