Li-Polymer batteri er den mest almindelige batteriteknologi, vi bruger til hverdag. Men kender du princippet for drift og konstruktion af Li-polymer batterier?
Princippet om drift og konstruktion af Li-polymer batterier er identiske med Li-ion batterier. Disse batterier fungerer efter princippet om deinterkalering og interkalation af lithiumioner fra positive elektrodematerialer til negative elektrodematerialer. Lad os først gennemgå produktionsprocessen for li-polymerbatterier.
De sandwich-lignende celler (fig. 2) består af en grafitelektrode (negativ), en lithiummetaloxidelektrode (positiv) og et separatorlag. Lithiummetaloxidet er baseret på mangan-, nikkel- eller koboltoxidforbindelser eller en blanding af dem.
I visse celler med et lavere spændingsniveau anvendes jernfosfat som alternativ i form af Li-jernfosfatceller. Sammensætningen påvirker batteriets egenskaber og varierer efter producent og kvalitetsklasse.
Fig. 2. Grundlæggende konstruktion af Li-ion-celler. Diagram: © University of Siegen
Væsentlige kriterier, der adskiller Li-polymer-batterier fra andre typer celler:
oLi-ion celler har et fast hus i rustfrit stål eller aluminium. Huset er normalt cylindrisk i form ('runde celler'). Rektangulære former er dog også tilgængelige.
Ulemper: relativt høje værktøjsomkostninger til fremstilling af huse; begrænsede dimensioner.
Fordele: robust, mekanisk stærkt hus, der gør batteriet svært at beskadige. En lasersvejseproces forsegler cellerne.
Li-polymerceller, også kendt som bløde celler eller poseceller, har et tyndt og noget "blødt" hus – som en pose – lavet af dybttrukket aluminiumsfolie. Det for det meste prismatiske hus kan fremstilles lettere og billigere end de hårde tilfælde af Li-ion-celler. De øvrige komponenter, i wafer-tynde lag folier (< 100 µm) kan også masseproduceres til relativt lave omkostninger.
Cellerne er lette, tynde og kan laves i en lang række former og størrelser. Både store formater og højder på mindre end 1 mm kan opnås. Cellerne kræver dog omhyggelig mekanisk håndtering.
Husfolien er på begge sider belagt med plast. Indvendigt: polyolefiner, resistente over for cellekomponenterne. Yderside: polyamid, modstandsdygtig over for det ydre miljø. Dette vandtætte laminat er svejset og omgiver cellen bestående af katode, anode og separator.
Udførelsen af afviseren i området af terrassen var et kritisk punkt. En ekstra folie svejset til deflektoren øger tætningen i dette område af svejsningen af 'huset'.
o Elektrodesæt: I Li-polymer batterier består elektrodesættet af et kulstofbaseret stof (grafit+additiver) klistret på et metallisk substrat. Katoden består af tredimensionelle, lithierede koboltoxider eller nikkel/mangan/cobolt (NMC) blandede oxider, også klistret på et metallisk substrat. Deflektorer er til stede på begge elektroder. De er viklet rundt om kernen sammen med separatoren, normalt en tre-lags polyolefin. Kernen består generelt af en flad stift for at skabe den rektangulære vikling. Beviklingen sidder i bunden af posefolien, som er delvist foldet og lagt over viklingen. Tætningen skabes ved at svejse folien.
o Design: En fordel er det næsten ubegrænsede udvalg af størrelser og formater takket være manglen på et stift stålhus og den kompakte konstruktion. Især muligheden for at designe meget flade celler adskiller Li-polymer batteriteknologi. Sådanne batterier kan være tyndere end 1 mm.
Dette resulterer i betydelig designfrihed for slutproduktet. Individuelle dimensioner kan realiseres selv for små batchstørrelser, mens den plads, der er reserveret til batteriet, kan udnyttes fuldt ud.
o Energitæthed: Disse cellers energitæthed er højere end andre typers. I forhold til deres samlede vægt har Li-polymerceller en lidt højere energitæthed end Li-ion-celler. Ligesom Li-ion-batterier kan de nemt tilsluttes parallelt for at tillade højere kapacitet.
o Selvafladning: En yderligere fordel ved LiPo-celler er deres relativt lave selvafladningshastighed.
De skal dog beskyttes mod overopladning, dyb afladning og ekstreme temperaturer.
o Godkendelse: Udbredelsen af Li-polymerceller på markedet bekræfter fordelene og accepten af denne teknologi. Mange af cellerne på markedet er certificerede. Før en bestemt celle bruges, skal det verificeres, om den har en godkendelse, og om producenten har de nødvendige værktøjer til produktionen
VTC Power Co., ltd， Lithium polymer batteri ， Li-polymer batteri ， Li-polymer batteri celle ， Li-ion celler ， Li-polymer batterier ， tilpasset lithium batteri
