Li-polymérové batérie sú najbežnejšou technológiou batérií, ktorú používame každý deň. Poznáte však princíp fungovania a konštrukciu lítium-polymérových batérií?
Princíp činnosti a konštrukcia lítium-polymérových batérií je identická s lítium-iónovými batériami. Tieto batérie fungujú na princípe deinterkalácie a interkalácie lítiových iónov z materiálov kladných elektród do materiálov záporných elektród. Najprv sa pozrime na proces výroby lítium-polymérových batérií.
Sendvičové články (obr. 2) pozostávajú z grafitovej elektródy (záporná), elektródy z oxidu lítneho kovu (kladná) a separačnej vrstvy. Oxid lítneho kovu je založený na zlúčeninách oxidu mangánu, niklu alebo kobaltu alebo ich zmesi.
V určitých článkoch s nižšou úrovňou napätia sa ako alternatíva používa fosforečnan železitý vo forme článkov s fosforečnanom li-železo. Zloženie ovplyvňuje vlastnosti batérie a líši sa podľa výrobcu a stupňa kvality.
Obr. 2. Základná konštrukcia Li-ion článkov. Diagram: © Univerzita Siegen
Dôležité kritériá, ktoré odlišujú Li-polymérové batérie od iných typov článkov:
oLi-ion články majú pevné puzdro z nehrdzavejúcej ocele alebo hliníka. Puzdro má zvyčajne valcový tvar („okrúhle bunky“). Dostupné sú však aj obdĺžnikové tvary.
Nevýhody: relatívne vysoké náklady na nástroje na výrobu krytu; obmedzené rozmery.
Výhody: robustné, mechanicky pevné puzdro, ktoré sťažuje poškodenie batérie. Proces laserového zvárania utesňuje bunky.
Li-polymérové články, tiež známe ako mäkké alebo vrecúškové články, majú tenké a trochu „mäkké“ puzdro – ako vrecko – vyrobené z hlboko ťahanej hliníkovej fólie. Prevažne prizmatické puzdro sa dá vyrobiť jednoduchšie a lacnejšie ako tvrdé puzdrá lítium-iónových článkov. Ostatné komponenty vo fóliách s tenkou vrstvou (< 100 µm) môžu byť tiež vyrábané vo veľkom s relatívne nízkymi nákladmi.
Články sú ľahké, tenké a môžu byť vyrobené v širokej škále tvarov a veľkostí. Je možné dosiahnuť veľké formáty aj výšky menšie ako 1 mm. Články však vyžadujú starostlivé mechanické zaobchádzanie.
Fólia krytu je obojstranne potiahnutá plastom. Vnútro: polyolefíny, odolné voči bunkovým zložkám. Vonkajšok: polyamid, odolný voči vonkajšiemu prostrediu. Tento vodotesný laminát je zvarený a obklopuje článok obsahujúci katódu, anódu a separátor.
Kritickým bodom bolo vyhotovenie deflektora v priestore terasy. Dodatočná fólia privarená k deflektoru zvyšuje utesnenie v tejto oblasti zvárania „puzdra“.
o Súprava elektród: V Li-polymérových batériách obsahuje súprava elektród látku na báze uhlíka (grafit + prísady) nalepenú na kovovom substráte. Katóda pozostáva z trojrozmerných lítiovaných oxidov kobaltu alebo zmiešaných oxidov niklu/mangánu/kobaltu (NMC), tiež nalepených na kovový substrát. Na oboch elektródach sú deflektory. Sú navinuté okolo jadra spolu so separátorom, zvyčajne trojvrstvovým polyolefínom. Jadro vo všeobecnosti pozostáva z plochého kolíka, aby sa vytvorilo pravouhlé vinutie. Návin je uložený v spodnej časti fólie vrecúška, ktorá je čiastočne zložená a položená cez vinutie. Tesnenie je vytvorené zváraním fólie.
o Dizajn: Výhodou je takmer neobmedzený rozsah veľkostí a formátov vďaka absencii pevného oceľového krytu a kompaktnej konštrukcii. Najmä možnosť navrhnúť veľmi ploché články odlišuje technológiu Li-polymérových batérií. Takéto batérie môžu byť tenšie ako 1 mm.
Výsledkom je významná voľnosť dizajnu pre konečný produkt. Jednotlivé rozmery je možné realizovať aj pri malých sériách, pričom priestor vyhradený pre batériu je možné využiť naplno.
o Hustota energie: Hustota energie týchto buniek je vyššia ako u iných typov. V pomere k ich celkovej hmotnosti majú Li-polymérové články o niečo vyššiu hustotu energie ako Li-ion články. Podobne ako lítium-iónové batérie sa dajú jednoducho zapájať paralelne, čo umožňuje vyššiu kapacitu.
o Samovybíjanie: Ďalšou výhodou LiPo článkov je ich relatívne nízka rýchlosť samovybíjania.
Napriek tomu by mali byť chránené pred prebíjaním, hlbokým vybitím a extrémnymi teplotami.
o Schválenie: Rozšírenie Li-polymérových článkov na trhu potvrdzuje výhody a prijatie tejto technológie. Mnohé články na trhu sú certifikované. Pred použitím konkrétneho článku by sa malo overiť, či má schválenie a či má výrobca nástroje potrebné na výrobu
VTC Power Co.,ltd, lítium-polymérová batéria, lítium-polymérová batéria, lítium-polymérový batériový článok, lítium-iónové články, lítium-polymérové batérie, prispôsobená lítiová batéria
