Hangi pil daha iyi lityum iyon veya polimerdir. Lityum polimer pil: iyondan farkı, hizmet ömrü, cihaz. Li-pol veya Li-ion: hangisi daha iyi

Lityum-polimer piller (Li-po), ayırıcıları ve sıvı elektrolitleri olmaması nedeniyle lityum-iyon pillerden farklıdır. Lityum polimerler, jel formunda lityum tuzları ile homojen bir elektrolit veya kuru halde (genellikle polietilen okside dayalı) lityum tuzları içeren bir bileşik polimer kullanır. Ayrıca, lityum polimer piller sulu olmayan bir lityum tuzları çözeltisinden oluşabilir. Farklılıklar hakkında daha fazlasını okuyun.

Lityum polimer pillerin avantajları.

Lityum polimerlerin pillere göre başlıca avantajları, oldukça düşük kendi kendine deşarj olmaları ve aynı ağırlıktaki Ni-CD pillerden 4,5 kat daha fazla enerjiye sahip olmalarıdır.

Lityum polimerlerin tipik olarak 300-600 şarj/deşarj döngüsü ömrü vardır, ancak bazen 1000 şarj/deşarj döngüsü ile bulunurlar.

Çok yaygın olan, sadece 1 mm kalınlığında, düğme şeklindeki lityum polimer pillerdir. (tabletler). Ayrıca bu piller, aynı kapasiteye sahip oldukları sürece lityum-iyon, nikel-kadmiyum piller ve şarj edilemeyen pillere göre en düşük ağırlığa sahiptir.

Başvuru

Yalnızca 1 mm kalınlığa sahip küçük boyutlu, düğme şeklinde lityum polimer piller yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca bu piller, yukarıda tartışılan pillere ve aynı enerji yoğunluğuna sahip şarj edilemeyen pillere göre en küçük kütleye sahiptir. Bu faktör, lityum polimer pillerin kullanımı için başka nişler belirledi:

• Cep telefonları
• video kaydediciler ve gezginler
• radyo kontrollü modeller
• çeşitli gadget'lar ve cihazlar.

Lityum polimer pillerin dezavantajları:

■ Enerji yoğunluğu ;

■ Yüksek iç direnç lityum polimerler büyük deşarj akımları sağlayamaz. Bu nedenle, lityum polimerler tornavidalarda ve diğer yüksek güçlü ekipmanlarda kullanılamaz.

■ Hızlı bozulma, bu nedenle lityum polimer piller, saklama sırasında bile birkaç yıl sonra kapasitelerinin çoğunu kaybeder.

Bu piller, çalıştıkları sıcaklık koşullarına karşı çok hassastır. Bu nedenle, Lityum polimerler negatif ortam sıcaklıklarında normal şekilde çalışamazlar. Elbette bir cep telefonunun soğukta ne kadar çabuk boşaldığını sık sık fark etmişsinizdir. Lityum polimerler 70°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda patlayabilir ve yangına neden olabilir.

Lityum polimer piller zamanla kullanılmasalar bile özelliklerini kaybedebilirler. Bu nedenle, yedek olarak lityum polimerleri satın almamalısınız. Lityum iyon piller gibi lityum polimerler bunu yapmaz, yine de bu pillerle ilgili bazı kurallara uyulması önerilir:

• İlk kullanımda tamamen şarj edin
• Bir voltaj dengeleyici kullanarak birkaç tam şarj döngüsünden geçin.
• Lityum polimer pillerin sıfırın altındaki sıcaklıklarda değil, serin bir yerde saklanması önerilir.
• Tam deşarjdan kaçının
• Sık sık kısa süreli şarjdan kaçınılmalıdır.
• Pil için en uygun sıcaklıklar +10°С ile artı 25°С arasındadır.

Lityum-polimer piller neredeyse tüm modern pillerle donatılmıştır. elektronik aletler. Uçan radyo kontrollü modeller, quadrokopterler, helikopterler ve uçaklarda yaygın olarak kullanılırlar. Lityum polimer piller, yüksek enerji yoğunluğu, düşük kendi kendine deşarj ve sözde "bellek etkisinin" olmaması gibi birçok avantaja sahiptir.

Sonuç olarak, Li Pol güç ünitelerine sahip modeller için, pratik olarak bataryaya layık bir alternatif yoktur. Özellikle insansız hava araçları, elektrikli araçlar ve benzeri alanlarda daha yaygın bir şekilde kullanılması beklenmektedir.

Tüm avantajlarına rağmen, LiPol piller kaprisli, tehlikeli ve kısa ömürlü güç kaynakları olmalarıyla ünlüdür. Aslında, bu eksiklikler biraz abartılıyor. Doğru kullanılırsa sorunlar en aza indirilecektir.

Ücretlendirme Kuralları

Güç kaynağının sorunsuz çalışması için LiPo pillerin uygun şekilde şarj edilmesi gerekir. Aksi takdirde, yüksek bir hasar ve hatta kendiliğinden yanma riski vardır. Olası sorunlardan kaçınmak için bir lityum polimer pili nasıl düzgün bir şekilde şarj edeceğinizi düşünün:

• Bir LiPo pili herhangi bir şarj cihazıyla şarj etmek işe yaramaz, bunun için özel şarj cihazları gerekir. Bu, iki fazlı şarj işleminin özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

• Li Pol piller iki fazda (CC-CV yöntemi) şarj edilir. İlk aşamada, tüm akü sıralarındaki voltaj artar. Fazın sonunda 4,2 volta ulaşır. Hatta bu noktada Li Pol piller %95'e kadar şarj oluyor. Ardından ikinci aşama başlar. Lityum polimer pil için zararlı olan aşırı şarjı önlemek için akım azaltılır. Voltaj 4,25 voltu aşarsa kendiliğinden yanma riski artar.
• izin vermeniz önerilmez tam deşarj güç kaynağı, yeniden şarj etmeden önce yaklaşık% 10-20 kalmalıdır, aksi takdirde hızlı bir şekilde arızalanır.
• Her bankada voltajın 3 voltun altına düşmemesini sağlamak önemlidir. Voltaj göstergelerinde böyle bir düşüşle, pilin şişmesi riski yüksektir. Bu durumda şişmiş bir LiPo pil, kapasitesinin %50'sinden fazlasını kaybeder. Bir LiPo pil şişerse, geriye kalan tek şey onu atmaktır - kapasite kaybı geri döndürülemez.

Lityum-polimer güç kaynaklarının şişmesi, çalışmalarındaki ciddi sorunlardan biridir. Tüm bankalar eşit olarak tahsil edilmeli ve tahliye edilmelidir. Aynı zamanda, lityum polimer piller için şarj cihazı yalnızca toplam voltajı izler, ancak göstergelerdeki büyük farklılıklarla, LiPo pilin şişme olasılığı önemli ölçüde artar. Ayrıca, kendiliğinden yanma riskini artırarak bireysel kutuların aşırı yüklenmesine yol açar.

Bu sorunu çözmek için, Li Pol pillerin şarj edilmesi, her bir bankadaki voltajı izleyebilen bir dengeleyici veya yerleşik bir dengeleyiciye sahip bir şarj cihazı kullanılarak gerçekleştirilmelidir. Zamanlayıcı şarj cihazını şarj etmeyin. Akım yetersiz ise, şarj cihazı tam olarak şarj etmeden kapanacaktır. Şarj akımı 1C'yi geçmemeli ve 0,5C'den az olmamalıdır.Ayrıca, LiPo pilin kapasitesi ne kadar büyük olursa, şarj edilmesinin o kadar uzun süreceğini de unutmamalısınız.

Sömürü

Li'nin hizmet ömrünü uzatmak için Pol cihazları veya en azından azaltmamak için pillerin doğru çalışması da önemlidir. Güç kaynağını şarj ederken 60 derecenin üzerine çıkmasına izin vermemeliyiz. Isınma meydana gelirse, pil kullanılmadan önce soğumaya bırakılmalıdır. Ayrıca, aşırı ısınmış bir sürücüyü şarj edemezsiniz.

Tamamen boşalmış bir pili saklamayın. Şarj ettiğinizden emin olun. En uygun göstergeler% 60'tır. Genel olarak, bu basit kurallara uyulursa, lityum polimer pillerin kullanımında herhangi bir sorun yoktur.

Lityum polimer pillerin özellikleri ve çalışma kuralları

Lityum polimer pil, lityum iyon pilin değiştirilmiş bir versiyonudur. Ana fark, elektrolit görevi gören bir polimerik malzemenin kullanılmasında yatmaktadır. Bu polimere lityum bileşikleri ile iletken inklüzyonlar eklenir. Bu tür piller son yıllarda aktif olarak geliştirilmekte ve cep telefonlarında, tabletlerde, dizüstü bilgisayarlarda, radyo kontrollü modellerde ve diğer ekipmanlarda kullanılmaktadır. Rağmen lityum piller yüksek deşarj akımları sağlayamayan bazı özel tip polimer piller, kapasitelerinin çok üzerinde akım verebilmektedir. Lityum-polimer piller piyasada hızla yayıldığından, bunları kullanırken tasarımlarını, çalışma kurallarını ve güvenlik önlemlerini anlamanız gerekir. Bu, bugünkü materyalimizde tartışılacaktır.

Sıvı bir organik elektroliti polimer olanla değiştirmenin avantajı, pille çalışma güvenliğini artırmaktır. Lityum tipi piller için bu çok önemlidir. En başından beri onları geride tutan güvenli ticari kullanımdı. Ek olarak, polimer elektrolit, pilin şeklini seçmede çok daha fazla özgürlük sağlar.

• Jel benzeri homojen bir elektrolit ile. Lityum tuzlarının polimer yapısına katılması sonucu elde edilir;
• Kuru polimer elektrolit ile. Bu tip, çeşitli lityum tuzları ile polietilen oksit bazında yapılır;
• Lityum tuzlarının sulu olmayan çözeltilerinin adsorbe edildiği mikro gözenekli bir polimer matris formundaki elektrolit.

Polimer ve sıvı elektroliti karşılaştırırsak, birincisinin daha düşük iyonik iletkenliğine dikkat çekmeye değer. Düşük sıcaklıklarda önemli ölçüde azalır. Dolayısıyla bir problem, yüksek iletkenliğe sahip bir elektrolit için bir bileşim bulmaktı. İkinci önemli görev ise polimer pillerin çalışma sıcaklığı aralığını genişletmekti. Kullanılan lityum polimer pillerin modelleri modern teknoloji, özelliklerine göre Li─Ion'dan aşağı değildir.

Polimer pillerde sıvı elektrolit bulunmadığından çalışma güvenlikleri çok daha yüksektir. Ek olarak, hemen hemen her şekil ve konfigürasyonda gerçekleştirilebilirler.

Kutunun kendisinin bulunduğu bazı modellerin kapları metalize polimerden yapılmıştır. Polimer elektrolitin kristalleşmesi nedeniyle, bu pillerin parametreleri düşük sıcaklıklarda önemli ölçüde azalır.

Metal anotlu polimer pillerde gelişmeler var. Bilim adamları başardı yüksek yoğunluklu akım ve çalışma sıcaklığı aralığında önemli bir genişleme. Bu tür piller, çeşitli taşınabilir elektronik ve ev aletlerinde de kullanılabilir. Birçok önde gelen şirket zaten bu tür piller üretiyor.

Dahası, farklı üreticiler elektrotların malzemeleri, elektrolitin bileşimi ve montaj teknolojisinin kendisi farklılık gösterebilir. Bu nedenle bu pillerin parametreleri çok farklıdır. Bununla birlikte, tüm üreticiler Li─Pol'ün kararlılığının polimer elektrolitin homojenliğinden büyük ölçüde etkilendiği konusunda hemfikirdir. Ve polimerizasyon sıcaklığına ve bileşenlerin oranına bağlıdır.

Şimdi, polimer pillerin iyon pillere kıyasla daha yüksek düzeyde güvenlik sağladığını kanıtlayan birçok deney var. Bu, aşırı şarj, hızlandırılmış deşarj, titreşim, sıkıştırma, kısa devre delici lityum-polimer piller. Bu nedenle, bu tür piller en iyi geliştirme beklentilerine sahiptir. Aşağıda, Li─Pol pillerin güvenli çalışmasına yönelik testlerin sonuçları verilmiştir.

1 milimetre kalınlığında lityum polimer pil örnekleri var. Bu tür modeller, mobil cihaz tasarımcılarının çok kompakt ekipman oluşturmasına olanak tanır. Bu, elektronik cihazların boyutunu küçültmek için yeni olanaklar açar. İç direnci azaltmak için Li-Pol piller jel elektrolit eklenir. Cep telefonlarında kullanılan piller bu tip elektrolit kullanır. Polimer ve iyon pillerin özelliklerini birleştirir.

Li─Ion ve Li─Pol piller arasındaki fark nedir? Kendi yollarıyla ilişki kurarlar ve yakındırlar. elektriksel özellikler. Ancak polimer modeller katı bir elektrolit kullanır. Jel bileşeni, pilin iç direncini azaltmak ve iyon değişim işlemlerini uyarmak için elektrolit içine verilir.

Lityum-polimer piller, enerji yoğunlukları açısından 4-5 kat ve 3-4 kat daha yüksek özgül enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu türlerin her ikisi de aittir. Temel olarak lityum piller, mobil elektronikte alkalin pillerin yerini aldığından, karşılaştırma onlarla yapılır.

Li─Pol pillerin 500─600 şarj-deşarj döngüsü kaynağı vardır (2C deşarj akımında). Bu göstergeye göre kadmiyum olanlara (1 bin devir) kaybederler ve yaklaşık olarak metal hidrit olanlara karşılık gelirler. Üretim teknolojisi ve tasarımı sürekli olarak geliştirilmektedir ve gelecekte belki de özellikler gelişecektir. 1-2 yıl içinde bir polimer pilin kapasitesinin yaklaşık% 20'sini kaybettiğini de belirtmekte fayda var. Bu parametreye göre iyon pillere karşılık gelirler.

Ticari kullanım için 2 ana polimer pil kategorisi olduğu belirtilmelidir. Bunlar normal ve hızlı deşarjdır. İkincisi genellikle Yüksek deşarj olarak adlandırılır. Bu gruplar arasındaki fark, izin verilen maksimum deşarj akımında yatmaktadır. Mutlak değer veya nominal kapasitenin katları olarak belirtilebilir.

Örneğin, 3S. Geleneksel piller için maksimum deşarj akımı 3÷5C'den fazla değildir. Hızlı deşarj olan modellerin maksimum deşarj akımı 8─10C'dir. Çabuk boşalan pillerin kütlesi, standart modellere göre yaklaşık yüzde 20 daha fazladır. Bu tür pillerin işaretleri HC veya HD sembollerini içerir.

KKM2500, 2500 mAh normal model, KKM2000HD ise 2000 mAh hızlı boşalan pil anlamına gelir. Hızlı deşarj olan modeller ev aletlerinde ve tüketici elektroniğinde kullanılmaz. Cep telefonlarından ve tabletlerden gelen piller, yüksek deşarj akımlarına dayanamaz ve bu nedenle bu tür çalışma modlarına karşı koruma ile donatılmıştır.

Lityum-polimer pillerin uygulama alanları, geliştirilmeleri sırasında belirlenen görevlerden kaynaklanmaktadır. Bu, cihazın çalışma süresinin artması ve ağırlığının azalmasıdır. Standart Li─Pol modelleri, düşük akım tüketimi ile farklı elektroniklerde çalışır. Bunlar dizüstü bilgisayarlar, akıllı telefonlar, e-kitaplar, tabletler.

Lityum Polimer Pillerin Çalışması

Emniyet

Genel olarak lityum tipi piller ve özellikle polimer piller, çalışma sırasında oldukça hassas kullanım gerektirir. Li─Pol pilleri kullanırken hatırlamanız gerekenler:

• Aşırı pil şarjı zararlıdır (pil hücresi başına 4,2 voltun üzerinde);
• Kısa devreye izin verilmemelidir;
• Pilin 60 santigrat dereceden fazla ısınmasına neden olan akımlarla deşarj edilmesi kabul edilemez;
• Akünün basıncını boşaltmak mümkün değildir;
• Pili 3 voltun altına boşaltmayın;
• 60 derecenin üzerinde ısıtma kabul edilemez;
• Boşaltılmış depolamaya izin verilmez.

Bu kurallara uyulmaması en kötü ihtimalle yangına, en iyi ihtimalle de önemli bir kapasite kaybına yol açabilir.

Bu bağlamda birkaç öneride bulunulabilir. güvenli kullanım lityum-polimer piller. Öncelikle, yüksek kaliteli bir şarj cihazı satın almanız ve üzerinde doğru ayarları yapmanız gerekir. Ayrıca kısa devreye izin vermeyen konektörlerin kullanılması önerilir. Cihazın çektiği akımı kontrol ettiğinizden emin olun.

Ayrıca, sıcaklık rejimini gözlemlemenin ve polimer pilin aşırı ısınmasını önlemenin gerekli olduğunu belirtmekte fayda var. Bu, tüm lityum tipi pillerin zayıf noktasıdır. Pil 70 dereceye kadar ısınırsa, içinde enerjiyi ısıya dönüştüren kendiliğinden bir reaksiyon başlar. Sonuç olarak, tutuşma ve bazen bir patlama. Akünün voltajını kontrol etmek mümkün ise, özellikle deşarj sonunda yakından izlenmelidir.

Lityum pillerin arızalanmasının bir başka nedeni de basınçsızlaştırmadır. Polimer pilin içine hiçbir koşulda hava girmemelidir. Başlangıçta, kasa mühürlüdür ve darbeye, düşmeye maruz bırakılmamalıdır. Kabloları lehimliyorsanız, bunu çok dikkatli yapmanız gerekir.

Bir polimer pili saklamadan önce yarıya kadar şarj etmeniz önerilir. Pili doğrudan güneş ışığından uzak, serin bir yerde saklayın. Tüm şarj edilebilir piller gibi, lityum polimer pillerin de kendi kendine boşalma özelliği vardır, ancak bu, kurşun veya alkalin pillerden daha azdır.

Pil teknolojisi durmuyor ve yavaş yavaş Ni-Cd (nikel-kadmiyum) ve Ni-MH (nikel-metal hidrit) piller, piyasada lityum teknolojisine dayalı pillerle değiştiriliyor. Lityum-polimer (Li-Po) ve lityum-iyon (Li-ion) piller, çeşitli elektronik cihazlarda akım kaynağı olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Lityum- gümüş beyazı, yumuşak ve sünek metal, sodyumdan daha sert, ancak kurşundan daha yumuşak. Lityum dünyanın en hafif metalidir! Yoğunluğu 0,543 g/cm3'tür. Basılarak ve yuvarlanarak işlenebilir. Rusya, Arjantin, Meksika, Afganistan, Şili, ABD, Kanada, Brezilya, İspanya, İsveç, Çin, Avustralya, Zimbabwe ve Kongo'da lityum yatakları bulunmaktadır.

Tarihe yolculuk

Yaratmak için ilk deneyler lityum piller 1912'de başladı, ancak yalnızca altmış yıl sonra, 70'lerin başında, ilk olarak ev aletlerinde kullanılmaya başlandı. Ve vurguluyorum, sadece pillerdi. Daha sonra lityum piller (şarj edilebilir piller) geliştirmeye yönelik girişimler, operasyonlarının güvenliğini sağlamayla ilgili sorunlar nedeniyle başarısız oldu. Tüm metallerin en hafifi olan lityum, en yüksek elektrokimyasal potansiyele sahiptir ve en yüksek enerji yoğunluğunu sağlar. Lityum metal elektrotlar kullanan piller şu şekilde karakterize edilir: yüksek voltaj ve mükemmel kapasite. Ancak 80'lerde yapılan çok sayıda çalışma sonucunda, lityum pillerin döngüsel çalışmasının (şarj - deşarj) lityum elektrotta değişikliklere yol açtığı, bunun sonucunda termal kararlılığın azaldığı ve termal durumun kontrolden çıkma tehdidi olduğu bulundu. Bu olduğunda, hücrenin sıcaklığı hızla lityumun erime noktasına yaklaşır ve salınan gazları tutuşturan şiddetli bir reaksiyon başlar. Örneğin, çok sayıda 1991'de Japonya'ya gönderilen cep telefonlarında kullanılan lityum piller, birkaç alevlenmeden sonra geri çağrıldı.

Lityumun doğal kararsızlığı nedeniyle, araştırmacılar dikkatlerini lityum iyonlarına dayalı metalik olmayan lityum pillere çevirdiler. Enerji yoğunluğunu biraz kaybederek ve şarj ve deşarj sırasında bazı önlemler alarak daha güvenli lityum-iyon (Li-ion) pillere kavuştular.

Li-ion pillerin enerji yoğunluğu genellikle standart NiCd'den birkaç kat daha yüksektir ve NiMH piller. Yeni aktif maddelerin kullanımı sayesinde bu üstünlük her geçen yıl artmaktadır. Büyük kapasiteye ek olarak, Li-ion pil deşarj sırasında nikel pillere benzer şekilde davranır (deşarj özelliklerinin şekli benzerdir ve yalnızca voltajda farklılık gösterir).

Günümüzde birçok Li-ion pil çeşidi vardır ve şu veya bu türün avantajları ve dezavantajları hakkında uzun süre konuşabilirsiniz, ancak bunları görünüşte ayırt etmek imkansızdır. Bu nedenle, yalnızca bu cihazların tüm türlerinin özelliği olan avantaj ve dezavantajları not ediyoruz ve lityum-polimer (Li-Po) pillerin doğuşuna yol açan nedenleri ele alıyoruz.

Li-ion pil herkes için iyiydi, ancak çalışma güvenliğini sağlamadaki sorunlar ve yüksek maliyet, bilim adamlarını bir lityum-polimer pil (Li-pol veya Li-po) yaratmaya yöneltti.

Li-ion'dan temel farkları isme yansıtılır ve kullanılan elektrolit tipinde yatmaktadır. Başlangıçta, 70'lerde, plastik bir filme benzer ve iletken olmayan kuru bir katı polimer elektrolit kullanıldı. elektrik, ancak iyon değişimine izin verir (elektrik yüklü atomlar veya atom grupları). Polimer elektrolit aslında elektrolit emdirilmiş geleneksel gözenekli ayırıcının yerini alır, bu sayede esnek bir plastik kabuğa sahiptirler, daha az ağırlığa sahiptirler, yüksek akım çıkışına sahiptirler ve güçlü elektrik motorlarına sahip cihazlar için güç pilleri olarak kullanılabilirler.

Bu tasarım, üretim sürecini basitleştirir, daha güvenlidir ve ince, serbest biçimli pillerin üretilmesine olanak tanır. Elemanın minimum kalınlığı yaklaşık bir milimetredir, böylece ekipman tasarımcıları, onu giysi parçalarına dahil etmeye kadar, şekli, şekli ve boyutu seçmekte özgürdür.

Ana avantajlar

• Aynı ağırlığa sahip lityum-iyon ve lityum-polimer piller, enerji yoğunluğunda nikel (NiCd ve Ni-MH) pilleri geçer
• Düşük kendi kendine deşarj
• Tasarımı basitleştiren tek bir hücrenin yüksek voltajı (NiCd ve NiMH için 1,2V-1,4'e karşı 3,6-3,7V) - genellikle pil yalnızca bir hücreden oluşur. Birçok üretici çeşitli kompakt elektronik cihazlarda kullanır ( Cep telefonları, iletişimciler, gezginler vb.) tam da böyle bir tek hücreli pil
• 1 mm'den başlayan elemanların kalınlığı
• Çok esnek formlar elde etme imkanı

Kusurlar

• Pil, kullanılmasa ve rafta dursa bile eskimeye tabidir. Bariz nedenlerden dolayı üreticiler bu sorun hakkında sessiz kalıyor. Piller fabrikada üretildiği andan itibaren saat işlemeye başlar ve kapasitedeki azalma, elektrolitin oksidasyonu ile üretilen iç direncin artmasının bir sonucudur. Sonuç olarak, iç direnç, pilde yeterince olmasına rağmen, pilin artık depolanan enerjiyi sağlayamayacağı bir düzeye ulaşacaktır.İki veya üç yıl sonra, genellikle kullanılamaz hale gelir.
• NiCd ve Ni-MH pillerden daha yüksek maliyet
• Lityum-polimer piller kullanıldığında, kontak kapanması nedeniyle oluşabilecek tutuşma riski her zaman vardır. yanlış şarj veya pilde mekanik hasar. Lityumun yanma sıcaklığı çok yüksek olduğundan (birkaç bin derece), yakındaki nesneleri tutuşturabilir ve yangına neden olabilir.

Li-Po pillerin temel özellikleri

Yukarıda belirtildiği gibi, aynı ağırlığa sahip lityum polimer piller, enerji tüketimi açısından NiCd ve Ni-MH pilleri birkaç kat aşmaktadır. Modern Li-Po pillerin hizmet ömrü, kural olarak, 400-500 şarj-deşarj döngüsünü geçmez. Karşılaştırma için, düşük kendi kendine deşarj olan modern Ni-MH pillerin ömrü 1000-1500 döngüdür.

Lityum pil üretimi için teknolojiler durmuyor ve yukarıdaki rakamlar her an ilgilerini kaybedebilir çünkü. Pil üreticileri, yeni pillerin piyasaya sürülmesiyle her ay özelliklerini artırıyor. teknolojik süreçler onların üretimi.

Piyasada bulunan çeşitli lityum polimer piller arasında iki ana grup ayırt edilebilir - hızlı deşarj(Merhaba Deşarj) ve sıradan. Maksimum deşarj akımında kendi aralarında farklılık gösterirler - amper veya "C" harfi ile gösterilen pil kapasitesi birimlerinde gösterilir.

Li-Po piller için uygulama alanları

Li-Po pillerin kullanılması, iki önemli sorunu çözmenizi sağlar - cihazların çalışma süresini artırmak ve pilin ağırlığını azaltmak

Sıradan Li-Po piller, nispeten düşük akım tüketen elektronik cihazlarda (cep telefonları, iletişim cihazları, dizüstü bilgisayarlar vb.) Güç kaynağı olarak kullanılır.

Hızlı Deşarj Lityum polimer piller genellikle " olarak anılır. güç"- bu tür piller, yüksek akım tüketimi olan cihazlara güç sağlamak için kullanılır. "Güç" Li-Po pillerin kullanımının çarpıcı bir örneği, elektrik motorlu radyo kontrollü modeller ve modern hibrit arabalardır. Çeşitli Li-Po pil üreticileri arasındaki ana rekabet mücadelesi bu pazar segmentinde yaşanıyor.

Şimdiye kadar lityum polimer pillerin nikel pillerden daha düşük olduğu tek alan, aşırı yüksek (40-50C) deşarj akımlarının olduğu alandır. Fiyat açısından, kapasite açısından, lityum polimer pillerin maliyeti NiMH ile yaklaşık aynıdır. Ancak, üretim teknolojisi her geçen gün gelişen bu pazar segmentinde (Li-Fe) rakipler zaten ortaya çıktı.

Li-Po pilleri şarj etme

Çoğu Li-Po pilin şarjı, bir kaynaktan oldukça basit bir algoritmaya göre gerçekleştirilir. sabit voltaj 1C akım sınırına sahip 4,20V / hücre (bazı modern güçlü Li-Po pil modelleri, bunların 5C akımla şarj edilmesine izin verir). Akım 0.1-0.2C'ye düştüğünde şarj tamamlanmış sayılır. 1C akımda voltaj stabilizasyon moduna geçmeden önce pil kapasitesinin yaklaşık %70-80'ini kazanır. İçin Tam şarj yaklaşık 1-2 saat sürer. Şarj cihazı, şarjın sonunda voltajı korumanın doğruluğu için oldukça katı gereksinimlere tabidir - 0,01 V / bankadan daha kötü değil.
Piyasadaki şarj cihazları arasında iki ana tip ayırt edilebilir - yalnızca lityum piller için tasarlanmış 10-40 $ fiyat aralığındaki basit, bilgisayar dışı şarj cihazları ve bakım için tasarlanmış 80-400 $ fiyat aralığında evrensel şarj cihazları çeşitli tipler piller.

İlki, kural olarak, yalnızca bir LED şarj göstergesine sahiptir, kutu sayısı ve içlerindeki akım, atlama telleri veya pili şarj cihazındaki çeşitli konektörlere bağlayarak ayarlanır. Bu tür şarj cihazlarının avantajı, düşük fiyatlarıdır. Ana dezavantaj, bu cihazlardan bazılarının şarjın sonunu doğru bir şekilde belirleyememesidir. Sadece kapasitenin yaklaşık% 70-80'i olan akım stabilizasyon modundan voltaj stabilizasyon moduna geçiş anını belirlerler.

İkinci şarj cihazı grubu çok daha geniş olanaklara sahiptir, kural olarak hepsi, pilin şarj sırasında "kabul ettiği" voltajı, akımı ve kapasiteyi mAh cinsinden gösterir, bu da pilin ne kadar şarj edildiğini daha doğru bir şekilde belirlemenizi sağlar. kullanma şarj cihazı en önemli şey, aküde gerekli kutu sayısını ve kural olarak 1C olan şarj cihazındaki şarj akımını doğru bir şekilde ayarlamaktır.

Li-Po pil kullanımı ve önlemleri

Lityum polimer pillerin mevcut piller arasında en "hassas" olduğunu söylemek güvenlidir, yani. birkaç basit kuralın gözetilmesini gerektirir. Bunları azalan tehlike sırasına göre listeliyoruz:

1. Pili yeniden şarj edin - hücre başına 4,20 V'u aşan bir voltaja kadar şarj edin
2. Pil kısa devre
3. Yük kapasitesini aşan veya Li-Po pilin 60 °C'nin üzerinde ısınmasına neden olan akımlarla deşarj
4. Hücre başına 3V'un altında deşarj
5. Pil ısınması 60ºС üzerinde
6. Akü basınçsızlaştırma
7. Boşalmış durumda depolama

İlk üç noktaya uyulmaması, yangına, geri kalan her şeye - tamamen veya kısmen kapasite kaybına yol açar

Tüm söylenenlerden, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

• Yangını önlemek için normal bir şarj cihazınız olmalı ve üzerinde şarj edilen kutu sayısını doğru şekilde ayarlamalısınız.
• Pilin kısa devre yapma olasılığını ortadan kaldıran ve Li-Po pilin takılı olduğu cihaz tarafından tüketilen akımı kontrol eden konektörlerin kullanılması da gereklidir.
• olduğundan emin olmanız gerekir. elektronik cihaz, Pilin takılı olduğu aşırı ısınmaz. +70ºС'de pilde bir "zincirleme reaksiyon" başlar, depoladığı enerjiyi ısıya dönüştürür, pil tam anlamıyla yayılır ve yanabilecek her şeyi ateşe verir
• Neredeyse boşalmış bir pili kapatırsanız, yangın çıkmaz, aşırı deşarj nedeniyle sessizce ve huzur içinde "ölür"
• Akü deşarjının sonunda voltajı izleyin ve işten sonra kapattığınızdan emin olun.
• Basınçsızlaştırma aynı zamanda lityum pillerin arızalanmasının da nedenidir. Elemanın içine hava girmemelidir. Bu, darbe sonucu dış koruyucu torbanın hasar görmesi (pil, ısıyla daralan tüp gibi bir torbanın içindedir) veya keskin bir cisim tarafından hasar görmesi veya şiddetli aşırı ısınma Lehimleme sırasında pil terminali. Sonuç - çok yüksekten düşürmeyin ve dikkatlice lehimleyin
• Üreticilerin tavsiyelerine göre, piller %50-70 dolu durumda, tercihen serin bir yerde, 30°C'yi aşmayan bir sıcaklıkta saklanmalıdır. Boşalmış durumda depolama, hizmet ömrünü olumsuz etkiler. Tüm piller gibi, lityum polimer piller de küçük bir kendi kendine deşarj özelliğine sahiptir.

Li-Po pillerin montajı

Yüksek akım çıkışlı veya yüksek kapasiteli piller elde etmek için, paralel bağlantı piller. Hazır bir pil satın alırsanız, işaretleyerek içinde kaç kutu olduğunu ve bunların nasıl bağlandığını öğrenebilirsiniz. Numaradan sonraki P harfi (paralel), paralel bağlanan kutuların sayısını ve seri olarak S (seri) gösterir. Örneğin, "Kokam 1500 3S2P", üç çift pilden oluşan seri halinde bağlanmış bir pil anlamına gelir ve her bir çift, paralel bağlanmış iki adet 1500 mAh pilden oluşur; pil kapasitesi 3000 mAh olacaktır (paralel bağlandığında kapasite artar) ve voltaj 3,7V x 3 = 11,1V olacaktır.

Pilleri ayrı olarak satın alırsanız, bunları bir pile bağlamadan önce, özellikle paralel bağlantı seçeneği için potansiyellerini eşitlemeniz gerekir, çünkü bu durumda bir banka diğerini şarj etmeye başlar ve şarj akımı 1C'yi geçebilir. Yaklaşık 0.1-0.2C'lik bir akımla 3V'a bağlamadan önce satın alınan tüm bankaların boşaltılması tavsiye edilir. Voltaj en az %0,5 hassasiyetle dijital voltmetre ile kontrol edilmelidir. Bu, gelecekte güvenilir pil performansı sağlayacaktır.

Parçaları bir pile monte eden birçok şirket bunları montajdan önce dengelemediğinden, önceden monte edilmiş markalı pillerde bile ilk şarj edilmeden önce potansiyel eşitlemenin (dengeleme) gerçekleştirilmesi arzu edilir.

Çalışma sonucunda kapasitenin düşmesi nedeniyle, hiçbir durumda eskilerine sırayla yeni bankalar eklenmemelidir - bu durumda pil dengesiz olacaktır.

Elbette, farklı, hatta benzer kapasitelere sahip pilleri bir pilde birleştirmek - örneğin, 1800 ve 2000 mAh ve aynı zamanda farklı üreticilerin pillerini tek bir pilde kullanmak da imkansızdır, çünkü farklı iç direnç pil dengesizliğine yol açacaktır.

Lehimleme yaparken uçları aşırı ısıtmamaya dikkat edin - bu, mührü kırabilir ve henüz çalışmayan pili kalıcı olarak "öldürebilir". Bazı Li-Po piller, terminallere önceden lehimlenmiş textolite parçalarıyla birlikte gelir. baskılı devre kartı kolay kablolama için. Aynı zamanda, ekstra ağırlık eklenir - eleman başına yaklaşık 1 g, ancak lehim telleri için yerleri çok daha uzun süre ısıtmak mümkündür - cam elyafı ısıyı iyi iletmez. Konnektörlü teller, şarj cihazına tekrar tekrar bağlandığında yanlışlıkla kopmamaları için en azından yapışkan bantla pil kutusuna sabitlenmelidir.

Li-Po pil kullanmanın nüansları

Daha önce söylenenlerden yola çıkarak, ancak ilk bakışta net olmayan birkaç yararlı örnek daha vereceğim ...

Pilin uzun çalışması sırasında, başlangıçtaki küçük kapasite dağılımı nedeniyle elemanları dengesiz hale gelir - bazı bankalar diğerlerinden daha erken "yaşlanır" ve kapasitelerini daha hızlı kaybeder. -de Daha pildeki kutular işlem daha hızlıdır. Bu, aşağıdaki kurala yol açar: her pil hücresinin kapasitesini kontrol etmek gereklidir.

Tertibatta kapasitesi diğer hücrelerden %15-20'den fazla farklı olan bir pil bulunursa, tüm tertibatın kullanılmasının reddedilmesi veya kalan pillerden daha az sayıda hücre ile pilin lehimlenmesi önerilir.

Modern şarj cihazlarında, pildeki tüm öğeleri sıkı kontrol altında ayrı ayrı şarj etmenizi sağlayan yerleşik dengeleyiciler (dengeleyici) bulunur. Şarj cihazı bir dengeleyici ile donatılmamışsa, ayrıca satın alınması gerekir ve pillerin bununla şarj edilmesi önerilir.

Harici bir dengeleyici, yük dirençleri, bir kontrol devresi ve bu bankadaki voltajın 4.17-4.19V'a ulaştığını gösteren bir LED içeren her bir banka bağlı küçük bir karttır. Voltaj aşıldığında ayrı eleman 4.17V eşiği, dengeleyici akımın bir kısmını "kendi kendine" kapatarak voltajın kritik eşiği aşmasını önler.

Dengeleyicinin, dengesiz bir pildeki bazı kutuların aşırı deşarjından tasarruf etmediği, yalnızca şarj sırasında hücrelerin zarar görmesine karşı koruma sağladığı ve pildeki "kötü" hücreleri belirleme aracı olduğu eklenmelidir.

Yukarıdakiler, üç veya daha fazla hücreden oluşan piller için geçerlidir, iki hücreli piller için kural olarak dengeleyiciler kullanılmaz.

Çok sayıda incelemeye göre, lityum pillerin 2,7-2,8 V'luk bir voltaja deşarj edilmesi, kapasite üzerinde örneğin 4,4 V'luk bir voltaja aşırı şarj etmekten daha zararlı bir etkiye sahiptir. Bataryayı aşırı boşalmış bir durumda saklamak özellikle zararlıdır.

Lityum polimer pillerin düşük sıcaklıklarda çalıştırılamayacağına dair bir görüş var. Nitekim pillerin teknik özellikleri 0-50°C çalışma aralığını belirtmektedir (0°C'de pil kapasitesinin %80'i korunur). Ancak yine de Li-Po pilleri -10 ... -15 ° C gibi düşük sıcaklıklarda kullanmak mümkündür. Gerçek şu ki, kullanmadan önce pili dondurmanıza gerek yok - sıcak olduğu cebinize koyun. Ve kullanım sürecinde, pildeki dahili ısı üretimi şu an yararlı özellik, pilin donmasını önler. Tabii ki, pilin çıkışı normal sıcaklıktan biraz daha düşük olacaktır.

Çözüm

Ne kadar hızlı hareket ettiğini düşünürsek teknik ilerleme elektrokimya alanında, yakıt hücreleri yetişemezse geleceğin lityum enerji depolama teknolojilerinde yattığı varsayılabilir. Bekle ve gör…

Makale, Sergei Potupchik ve Vladimir Vasiliev'in makalelerinden materyaller kullanıyor

Taşınabilir şarj cihazları, modern yaşamın ayrılmaz bir parçası haline geldi. Pillerin kalitesi, performanslarının, verimliliklerinin ve güvenliklerinin ana koşuludur. Şarj cihazı üreticileri, yapılarında iki tür pil kullanır - lityum iyon ve lityum polimer. Özelliklere aşina olmayan ortalama tüketici için farklı şekiller, bir veya başka bir pil türünü seçmek genellikle bir sorun haline gelir.

Hangisini seçmek daha doğru olacak bu çeşitler arasındaki fark nedir - tüm bu sorular, her tür hakkında ayrıntılı bilgi gerektirir. Bu yazıda, lityum-iyon ve lityum-polimer pillerin özelliklerini ortaya çıkaracağız, teknik özelliklerini, şarj etme yöntemlerini ve kullanım ömürlerini tanıtacağız.

Lityum iyon ve lityum polimer piller arasındaki farklar

Farklı teknolojiler tarafından üretilen pil modelleri, aynı enerji sağlama işlevini yerine getirir. Her türün tasarım özellikleri, bildirilen gücü, çalışma dayanıklılığını ve patlamaya karşı koruma derecesini etkiler. Daha modern bir pil türünün eski pilden daha iyi olduğu kesin olarak söylenemez. Her iki teknolojinin de pratik avantajları ve dezavantajları vardır. Li-pol ve Li-ion modelleri benzer çalışma şemalarına sahiptir, ancak konfigürasyon ve teknik parametrelerde farklılık gösterir.

Hangisinin daha iyi olduğunu anlamak için - Li-polimer veya Li-ion, her bir türe ayrı ayrı daha yakından bakalım. Pil türlerini karşılaştırın ve belirli bir tür yönünde bir seçim yapın, aşağıdaki göstergelere dayanmalıdır:

• fiyat;
• ağırlık-kapasite oranı;
• emniyet;
• belirli bir amaç için bir cihazda amaçlanan kullanım;
• Çalışma sıcaklığı.

İki türden birini seçerken, kapsamı ve finansal olanakları göz önünde bulundurun.

Lityum iyon piller: özellikler ve teknik özellikler

Başlangıçta, ana element (aktif elektrolit) olarak manganez ve kobalt kullanılarak lityum bazlı modeller üretildi. Modern lityum iyon piller, tasarım değişikliklerine uğradı. Üretkenlikleri kullanılan maddeye değil, elemanların bloğa yerleştirilme sırasına bağlıdır. Bileşenler modern pil Li-Ion - elektrotlar ve ayırıcı. Malzemeler - alüminyum ve bakır (katot tabanı olarak bakır anotlar ve alüminyum folyo).

Özel akım toplayıcı terminaller, anot ve katot arasında dahili bir bağlantı sağlar ve ayırıcı kütlenin elektrolit emprenyesi, şarj bakımı için uygun bir ortam oluşturur. Lityum iyonlarının pozitif yükleri kimyasal reaksiyonları yönlendirir, bağlar oluşturur ve enerji çıkışı sağlar. Lityum iyon bazlı bir güç kaynağının çalışma prensibi, tam boyutlu bir jel pilin çalışmasına benzer.

Lityum polimer piller

Lityum iyon modelleri pek çok modern görevle baş edemediğinden, yavaş yavaş polimer elementlerle değiştirilmeye başlandı. Li-ion piller yüksek bir güvenlik seviyesine sahip değildi ve oldukça pahalıydı. Geliştiriciler, bu eksiklikleri ve çalışma sorunlarını ortadan kaldırmak, pilleri daha verimli hale getirmek için elektroliti değiştirmeye karar verdiler. Pil tasarımında gözenekli bir ayırıcıyı emprenye etmek yerine polimer elektrolitler kullanıldı.

Lityum polimer hücrenin kalınlığı 1 mm'dir, bu da pilin boyutunu kompakt hale getirmenize olanak tanır. Sıvı elektrolitlerin polimer filmlerle değiştirilmesi, yüksek pil tutuşma riskini ortadan kaldırdı ve pili güvenli hale getirdi. Aşağıda sunulmuştur karşılaştırma Tablosu Li-ion ve Li-Pol arasındaki farkı görsel olarak belirlemeye yardımcı olacaktır.

Lityum polimer pil cihazlarının tasarımı, sıvı veya jel formundaki bir elektrolitin varlığını tamamen ortadan kaldırır. Modern otomotiv güç kaynaklarının çalışma prensibi göz önüne alındığında, teknolojilerdeki farkı açıkça hayal edebilirsiniz. Güvenlik çıkarları, sıvı elektrolitlerin günlük uygulamadan çıkarılmasına yol açmıştır. Ancak yakın zamana kadar otomotiv akülerinde emprenye edilmiş gözenekli yapılar kullanılıyordu.

Polimer-lityum elementlerinin tanıtımı zaten bir katı hal temeli olarak kabul edildi. Karakteristik bir fark itibaren lityum iyon piller aktif madde plakasının lityum ile temas ettirilmesi ve döngü sırasında dendrit oluşumunun engellenmesi işlemidir. Pil hücrelerini yangından veya patlamadan koruyan bu özelliktir.

Ömür

Hem lityum-iyon hem de lityum-polimer piller yoğun eskimeye tabidir. Yaklaşık dokuz yüz tam şarj döngüsü sağlarlar ve ardından kullanılamaz hale gelirler. Cihazın çalışmasının ne kadar aktif olduğu önemli değildir. eğer pil uzun zaman hiç kullanılmasa bile, yine de kaynak azaltımı gerçekleşecektir.

Zaten bir yıl sonra, kapasiteler kaynakta önemli ölçüde azalır ve iki veya üç yıl sonra pilin tamamen arızalandığı söylenebilir. Bu, lityum pillerin yaygın bir dezavantajıdır ve yalnızca üreticinin itibarına ve incelemelerine bağlı olarak daha dayanıklı bir model seçmeye değer. belirli modeller.

Ek koruma

Li-ion ve Li-Pol piller arasındaki fark nedir sorusunu ele alacak olursak dahili koruyucu sistemlere dikkat etmelisiniz. Lityum-Polimer modelleri aşağıdakilerin kullanılmasını gerektirir: Ek özellikler dahili koruma Elementlerin aşırı ısınması nedeniyle tükenmişlik vakaları ile karakterize edilirler. Bu tür sonuçlara, çeşitli çalışma alanlarının iç stresi neden olur.

Cihazı izinsiz aşırı şarja, parçaların aşırı ısınmasına ve yanmaya karşı korumak için tasarımda özel bir stabilizasyon sistemi ve akım sınırlama mekanizması kullanılmıştır. Bu, lityum polimer modellerin güvenliğini artırır, ancak koruyucu elemanların kullanılması nedeniyle pilin maliyetini önemli ölçüde artırır.

Tasarımın bir kısmı jel oluşumundaki elektrolitik bileşenleri içerir. Kombine piller birçok taşınabilir cihazda kullanılmaktadır. Sıcaklık değişimlerine karşı son derece hassastırlar ve çalışma kurallarına sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektirirler. Polimer bazlı batarya, 60-100 derece aralığında ısınan cihazlarda kullanılabiliyor.

Üreticiler, ısı yalıtım özelliklerine sahip bir muhafazanın içini çevreler - bu tür pillerin sıcak iklimlerde kullanılması uygundur. Sıcaklık rejiminin çalışma gereksinimlerini karşılamadığı durumlarda, yedek olarak polimer bileşenli elemanlar kullanılır.

Pil şarj etme özellikleri

Lityum polimer pili yeniden şarj etmek en az üç saat sürer. Bu durumda blok ısınmaz. Doldurmanın iki aşaması vardır. İlki, şarj %70'e ulaşana kadar sürdürülen tepe modu ayarlanana kadar devam eder. Normal voltaj modunda, %30 artık şarj elde edilir. Yeniden şarj işlemi, tam deşarj beklenerek ve cihazın her 500 saatinde bir prosedür uygulanarak katı bir programa göre yapılmalıdır. Bu mod, sabit bir dolum hacmini korur.

Bataryayı, voltaj düşüşleri ve parazit olmadan yalnızca kararlı çalışan bir güç kaynağına bağlamak gerekir. Yalnızca açıklamada belirtilen özelliklere uyan uygun şarj cihazlarını kullanın. Önemli nokta: Şarj sırasında tüm konektörler doğru şekilde bağlanmalı, açılmasına izin verilmemelidir. Li-Pol elemanları her türlü aşırı yüklenmeye, aşırı akım oranlarına, mekanik şoklara ve hipotermiye karşı son derece hassastır. Katı elemanların sızdırmazlığı izlenmelidir.

Li-iyon piller, polimer pillerle hemen hemen aynı şekilde şarj edilir, ancak daha hassastır ve güvenlik açısından daha az güvenilirdir. Her iki tür için şarj süresi yaklaşık olarak aynıdır, ancak polimer eleman, güç kaynağı noktasının kalitesine "kaprislidir".

Daha iyi lityum iyon pil

Lityum-iyon piller tüketiciye daha aşinadır, bir takım operasyonel avantajları vardır:

• fiyat, lityum polimer pilden daha düşüktür;
• standartlaştırılmış boyutlar, bir model seçerken hata yapmamanızı sağlar;
• yaygın kapsam.

Güçlü lityum piller, kısa süreli pil gerektiren cihazlarda etkin bir şekilde kullanılır. yüksek tüketim akım. Sıcaklık rejimi polimer bazlı cihazlarda olduğu gibi, çalışma sırasında çok önemlidir.

Sıradan bir kullanıcı somut bir fark hissetmez, ancak kapsamın rasyonelliği açısından bu tür piller, aşağıdaki ekipman için şarj cihazlarında uygundur:

• akülü aletler (tornavidalar, testereler, öğütücüler);
• dizüstü bilgisayarlar;
• Cep telefonları;
• elektrikli araçlar;
• yerli robotlar;
• tekerlekli sandalyeler.

En uygun şarj türünü seçmeden önce, tam olarak hangi cihaz için kullanılacağını bilmeniz gerekir. Aynı anda birkaç taşınabilir cihazı evrensel olarak kullanmayı ve bakımını yapmayı planlıyorsanız, bu özellikle önemlidir.

Lityum-polimer piller, ağırlık ve sıcaklığın önemli faktörler olduğu yerlerde rasyonel olarak kullanılır. Dondan "korkarlar" ve taşınabilir aletler ve aletler için pek uygun değildirler. Bu nedenle, ana kullanım alanı:

• kuadrokopterler;
• havalı silahlar;
• oyuncaklar;
• CCTV kameraları.

Doğru şarj cihazı tipini seçerken kapsam, maliyet ve güvenlik düzeyine dikkat edin. Farklı üreticilerin ürünleri hakkındaki kullanıcı yorumlarını okuyun ve bir seçim yapın.