Что означает полимерный аккумулятор?

Полимерные аккумуляторные батареи, также известные как литий-полимерные (Li-Po) или литий-ионные полимерные (Li-ion полимерные) батареи, представляют собой тип перезаряжаемой батареи, широко используемый в различных электронных устройствах. Хотя полимерные аккумуляторные элементы имеют ряд преимуществ, их производительность и характеристики могут варьироваться в зависимости от конкретного производителя, качества и особенностей конструкции.

Полимерные аккумуляторные батареи состоят из нескольких слоев материалов. Ключевые компоненты включают положительный электрод (катод), отрицательный электрод (анод) и сепаратор полимерного электролита. Электроды обычно изготавливаются из материалов на основе лития, таких как оксид лития-кобальта (LiCoO2) для катода и графита для анода.

В отличие от традиционных литий-ионных аккумуляторов, в которых используются жидкие электролиты, в полимерных аккумуляторных элементах используется твердый полимерный электролит. Этот полимерный электролит обеспечивает тонкую, гибкую и легкую конструкцию, что делает полимерные аккумуляторные элементы подходящими для приложений, где важными факторами являются пространство и вес.

Полимерные аккумуляторные элементы обладают относительно высокой плотностью энергии, что означает, что они могут хранить значительное количество энергии при компактных размерах. Это делает их популярными в портативных электронных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки и смарт-часы.

Полимерные аккумуляторные элементы обычно считаются более безопасными, чем другие типы литий-ионных аккумуляторов. Твердый полимерный электролит помогает предотвратить утечку или разлив, снижая риск возгорания или взрыва. Кроме того, производители часто включают функции безопасности, такие как встроенные схемы защиты, для предотвращения перезарядки, чрезмерной разрядки и коротких замыканий.

Использование полимерного электролита обеспечивает гибкость конструкции аккумуляторных элементов. Они могут быть изготовлены в различных формах и размерах, включая изогнутые или тонкие форм-факторы. Эта гибкость делает их пригодными для приложений, где нельзя использовать обычные жесткие батареи, например, в носимых устройствах или изогнутых дисплеях.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Полимерные аккумуляторные элементы можно заряжать с помощью совместимого зарядного устройства. Как правило, они имеют более высокую эффективность зарядки по сравнению с другими типами аккумуляторов. Во время разряда ионы лития перемещаются между анодом и катодом через полимерный электролит, позволяя аккумулятору подавать питание на устройство.

Полимерные аккумуляторные элементы обычно имеют хороший срок службы, то есть они могут выдерживать многочисленные циклы зарядки и разрядки, прежде чем их емкость значительно ухудшится. Однако их производительность со временем может снижаться, а общее количество циклов может варьироваться в зависимости от таких факторов, как условия эксплуатации и характер использования.

Эти батареи считаются более экологически чистыми, чем некоторые другие химические батареи. Они содержат меньше опасных материалов и не требуют тяжелых металлов, таких как кадмий или свинец. Тем не менее, следует соблюдать надлежащие методы переработки, чтобы свести к минимуму воздействие на окружающую среду.

Они используются в широком спектре электронных устройств, включая смартфоны, планшеты, ноутбуки, электронные книги, смарт-часы, портативные блоки питания, дроны, электромобили (EV) и многое другое. Их легкая и гибкая природа делает их идеальными для портативных и носимых устройств.

Текущие исследования и разработки в области полимерных аккумуляторных элементов направлены на улучшение их плотности энергии, скорости зарядки, срока службы и общей производительности. Исследователи также изучают новые материалы и конструкции для повышения безопасности и совместимости с новыми технологиями.

Что такое полимерный аккумулятор?

Термин «полимер» относится к материалу электролита, который обычно представляет собой твердый полимерный композит. Таким образом, полимерный аккумуляторный элемент — это тип перезаряжаемой батареи, в которой используется полимерный электролит вместо жидкого или гелеобразного электролита, используемого в других типах батарей.

Базовая структура полимерного аккумуляторного элемента состоит из нескольких ключевых компонентов:

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Электроды

В ячейке полимерной батареи есть два электрода — положительный электрод (катод) и отрицательный электрод (анод). Эти электроды обычно изготавливаются из различных материалов, таких как оксид лития-кобальта (LiCoO2) для катода и углерод для анода.

Полимерный электролит

Полимерный электролит представляет собой твердый материал, который облегчает поток ионов между электродами. Обычно это тонкая пленка или гелеобразное вещество, состоящее из полимерной матрицы и литиевой соли. Полимерный электролит заменяет жидкий электролит, используемый в традиционных литий-ионных батареях.

Разделитель

Сепаратор представляет собой пористую мембрану, расположенную между положительным и отрицательным электродами. Его роль заключается в предотвращении прямого контакта между электродами, обеспечивая прохождение только ионов и предотвращая короткие замыкания.

Текущие коллекторы

Электроды подключаются к внешней цепи через токосъемники, которые обычно изготавливаются из металлической фольги, например алюминиевой или медной. Токосъемники собирают и распределяют электрический ток, генерируемый во время работы батареи.

Эти свойства делают полимерные аккумуляторные элементы подходящими для различных приложений, включая мобильные устройства, ноутбуки, электромобили, дроны и другую портативную электронику, где желательны легкий вес, компактные размеры и высокая плотность энергии.

Преимущества полимерной аккумуляторной батареи

Полимерные аккумуляторные элементы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами аккумуляторов. Вот некоторые ключевые преимущества полимерных аккумуляторных элементов:

Гибкость в дизайне

Полимерные батареи изготавливаются с использованием гибкого и легкого полимерного электролита, что обеспечивает большую гибкость конструкции. Они могут быть изготовлены в различных формах и размерах, что делает их подходящими для приложений, где пространство ограничено или требуются нетрадиционные форм-факторы.

Высокая плотность энергии

Полимерные батареи имеют более высокую плотность энергии по сравнению с традиционными литий-ионными батареями. Это означает, что они могут хранить больше энергии на единицу веса или объема, что приводит к увеличению срока службы батареи или увеличению мощности электронных устройств.

Более тонкий профиль

Полимерный электролит, используемый в батареях LiPo, намного тоньше, чем жидкий электролит, используемый в батареях Li-ion. Это позволяет производить ультратонкие батареи, которые можно интегрировать в тонкие устройства, такие как смартфоны, планшеты и носимые устройства.

Повышенная безопасность

Полимерные аккумуляторы считаются более безопасными, чем их литий-ионные аналоги. Использование твердого полимерного электролита исключает риск утечки или возгорания электролита, которые могут возникнуть в литий-ионных аккумуляторах. Кроме того, полимерные батареи менее подвержены тепловому разгону, что делает их более стабильными и менее вероятными для катастрофических отказов.

Увеличенный срок службы

Полимерные аккумуляторные элементы, как правило, имеют более длительный срок службы по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами. Они могут выдерживать большее количество циклов заряда и разряда, прежде чем их емкость значительно снизится. Это делает их более прочными и пригодными для длительного использования.

Быстрая зарядка

Полимерные батареи обычно имеют более высокую скорость приема заряда и могут заряжаться быстрее по сравнению с обычными литий-ионными батареями. Это позволяет заряжать устройства быстрее, сокращая время простоя и повышая удобство для пользователя.

Более низкая скорость саморазряда

Полимерные аккумуляторные батареи имеют более низкую скорость саморазряда, что означает, что они медленнее разряжаются, когда не используются. Это делает их идеальными для устройств, которые используются нечасто или имеют режимы ожидания, поскольку они могут сохранять заряд в течение более длительного времени.

Экологически чистый

Полимерные батареи обычно считаются более экологически чистыми, чем другие химические батареи. Они не содержат тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть или кадмий, которые могут нанести вред окружающей среде. Кроме того, процесс производства полимерных батарей обычно приводит к меньшему количеству выбросов парниковых газов.

Недостатки полимерной аккумуляторной батареи

Хотя полимерные батареи обладают многочисленными преимуществами, они также имеют некоторые ограничения:

Низкая плотность энергии

Полимерные аккумуляторные элементы обычно имеют меньшую плотность энергии по сравнению с литий-ионными (Li-ion) аккумуляторами. Это означает, что они хранят меньше энергии для своего размера и веса, что приводит к сокращению срока службы батареи.

Деградация емкости

Аккумуляторы полимерных батарей, как правило, имеют более высокую скорость снижения емкости с течением времени по сравнению с другими типами батарей. Это означает, что способность аккумулятора удерживать заряд снижается быстрее, что приводит к сокращению общего срока службы.

Соображения безопасности

Хотя полимерные аккумуляторные элементы обычно считаются безопасными, они более склонны к вздутию, перегреву и даже возгоранию или взрыву, если с ними не обращаться должным образом. Электролит, используемый в этих батареях, легко воспламеняется, и любое повреждение батареи может привести к тепловому выходу из строя и возникновению угроз безопасности.

Расходы

Производство полимерных аккумуляторных элементов обычно дороже по сравнению с другими аккумуляторными технологиями. Производственный процесс требует специального оборудования и материалов, что увеличивает общую стоимость батареи.

Ограниченный сильноточный разряд

Полимерные аккумуляторные элементы имеют ограничения, когда речь идет о скоростях разряда при сильном токе. Они не подходят для приложений, требующих высокой выходной мощности, таких как электромобили или высокопроизводительная электроника, поскольку они могут быть не в состоянии обеспечить необходимый ток без значительных падений напряжения или перегрева.

Чувствительность к температуре

Полимерные аккумуляторные элементы более чувствительны к перепадам температуры по сравнению с другими типами аккумуляторов. Экстремальный холод или жара могут повлиять на их производительность и общий срок службы. Высокие температуры могут привести к более быстрому износу аккумулятора и снижению его емкости.

Ограничения зарядки

Для полимерных аккумуляторных элементов могут потребоваться специальные протоколы зарядки для обеспечения их долговечности и безопасности. Неадекватная или неправильная зарядка может привести к повреждению аккумулятора, снижению производительности и потенциальному риску безопасности.