Beslenme li pol. Lityum polimer piller (Li-Po). Lityum-polimer pillerin özellikleri ve çalışma kuralları

Günümüzde giderek daha fazla taşınabilir taşınabilir ekipman var. Cep telefonları, bluetooth hoparlörler ve çeşitli araçlar olabilir. Bu durumda en yaygın kullanılan enerji kaynağı lityum polimer pildir (Li-Po).

Bu piller mükemmel bir kilogram başına enerji yoğunluğu, sözde W × saat / kg (Wh / kg) veya İngilizce olarak gravimetrik enerji yoğunluğu. Bu parametre pilin veya kapasitörün kütlesine göre ne kadar enerji içerdiğini gösterir. Örneğin Tesla otomobilleri elektrikli otomobillerinde enerji yoğunluğu 254 Wh/kg olan piller kullanıyor.

Kilogram başına en çılgın enerji yoğunluğu Uranyum-235 elementidir. Nükleer santrallerde olduğu gibi bölünmesi için tüm koşulları yaratırsanız, ondan 24.500.000.000 W × saat / kg'a kadar enerji elde edebilirsiniz! Bu, benzininkinden neredeyse 10.000.000 kat daha yüksektir. Tabii ki uranyum bir nükleer reaktörde “dağılmışsa”, 1 kg uranyumun 1 kg benzinden 10.000.000 kat daha fazla enerji vereceği söylenebilir.

Ayrıca şöyle bir seçenek de var hacme göre enerji yoğunluğu veya İngilizce hacimsel yoğunluk enerjisi. Bu parametre pilin veya kapasitörün hacmine göre ne kadar enerji içerdiğini gösterir. Bu parametre W × saat / litre veya İngilizce Wh / L olarak ifade edilir. Hacmin litre cinsinden de ifade edilebileceğini unutmayın.

Farklı pil türlerinin verimlilik grafiği şöyle görünür:

Şu anda çeşitli şekil ve türlerde çok sayıda lityum polimer pil bulunmaktadır.

Öncelikle pillerimizi türlerine göre ayıralım. 3,7 volt nominal voltaj sağlayan tek hücreli piller vardır ve tek hücreli pillerden oluşan çok hücreli piller vardır. Güç kaynaklarının seri ve paralel bağlanması kuralı burada işe yarar.

Tek hücreli LiPo pilleri seri bağlarsanız toplam voltajlarını çarpabileceğinizi anlıyoruz.

*hücre – öğe, hücre.

Tek hücreli piller en çok cep telefonlarınızda ve diğer cihazlarınızda görülür.

Çok hücreli piller elektrikli bisikletlerde, elektrikli scooterlarda vb. kullanılır.

Akü izleme ve koruma devresi

Basit bir tek hücreli pilde, pilin temas noktalarını kapattığını görebiliriz.

Bazı ucuz tek hücreli pillerde aşırı şarj ve deşarj koruması ve kontrol devresi yoktur. Bu durumda sonuçlar doğrudan bataryadan geliyor.

Ancak çoğu pilde hala koruma ve şarj kontrol devresi bulunur.

Burada aynı anda birden fazla işlevi yerine getiren DW01x kontrol çipini görebiliyoruz.

Lityum İyon/Polimer piller için özel olarak tasarlanmıştır ve tek hücreli Lityum İyon/Polimer piller için aşırı şarj, aşırı deşarj ve/veya aşırı akım nedeniyle pilleri hasara veya ömrünün azalmasına karşı korur. Onunla daha ayrıntılı olarak tanışabilirsiniz.

Ayrıca 8205 çipini de görebilirsiniz

Bu çip, DW01x'imiz tarafından kontrol edilen iki N-kanallı MOSFET transistöründen oluşan bir düzenektir.

Daha fazla ayrıntı veri sayfasında.

Bir araya getirildiğinde, Li-Po tek hücreli pilin tüm şarj devresi şuna benzer:

Gördüğünüz gibi 8205 yongası iki MOSFET olarak sunuluyor.

Aliexpress'de tek hücreli pilleri şarj etmek için hazır modüller bulabilirsiniz. Burada DW01A, 8205A yongalarının yanı sıra bir başka programlanabilir kontrolör olan bize yabancı olan TC4056A'yı da net bir şekilde görebilirsiniz. Şarj akımını, voltajı vb. ayarlar. güç kaynağından. Böyle bir modül sayesinde koruma devresi olmayan şarj edilebilir piliniz huzur içinde uyuyabilir ve şarj olabilir.

Bu bağlantıdan böyle bir modüle kendiniz bakabilirsiniz.

Koruma ve kontrol şemasını tamamen kaldırırsak ne olur? Bunun için basit bir asit aküye ihtiyacımız var.

Bu pili al

ve onu koruma ve şarj kontrol devresi olmadan LiPo pilimize yani doğrudan sonuçlarına bağlarız

Birkaç saniye boyunca pil ilk önce nefes alır

Ve sonra patlıyor.

Bu nedenle LiPo piller için kontrol ve koruma devresi çok önemlidir.

Koruma ve kontrol şeması parametreleri

DW01-P yongasını temel alan bir lityum polimer pil için koruma ve kontrol devresinin bazı parametrelerine bir göz atalım.

Elemanın kendisinin voltajı 3,9 V olan bir aküye hiçbir yük bağlı değilse, koruma ve kontrol devresinin 3 μA "yiyeceğini" hemen fark edebilirsiniz. Temelde bir kuruş. Elemanda 2 V varsa, devre sözde çok ekonomik moda girecek ve maksimum 0,1 μA tüketecek, yani neredeyse hiçbir şey tüketmeyecektir.

Artık daha ilginç parametrelere geçebiliriz.

Aşırı Şarj Koruma Gerilimi

Rusça'da aşırı şarj koruması. Bizim durumumuzda bu parametrenin tipik değeri 4,25 V'dir. Yani pilimiz 4,25 V'a şarj edildiğinde koruma da çalışacaktır. akım çekmeyi bırakacaktır.

Bunu pratikte kontrol edelim. Güç kaynağını 4,2 volta ayarlayın

ve pilimizi şarj etmeye başlayın. Akım gücünün göstergesi bize pilin şarj olmaya başladığını gösteriyor. Şu anda 0,72 Amper'e eşittir.

Peki aküye daha fazla voltaj uygularsak ne olur? 4,5 V ayarlayıp pilin mevcut tüketimine bakıyoruz.

Gördüğünüz gibi tüketim hemen sıfıra düştü, bu da bize korumanın işe yaradığını gösteriyor. Li-ion/Po piller için 4,2 Volt'un üzerindeki voltaj ölümcül kabul edilir. Bu durumda koruma ve şarj kontrol devresi görevini mükemmel bir şekilde yerine getirmiştir.

Aşırı Şarj Serbest Bırakma Gerilimi

Çok ilginç bir ortam. Böylece pilimiz 4,25 V'a kadar elektrik akımını "yedi". Koruma devresi onu daha fazla şarjdan kapattı, aksi takdirde yukarıdaki deneyde olduğu gibi patlayacaktı. Ancak aküdeki voltaj örneğin 4,24 V'a düştükten sonra akü şarjının devam etmesi yanlış olur. Neden aküyü yeniden şarj edesiniz ki? Bir kez daha mosfetlerin üzerindeki tuşları “çekmek” mi istiyorsunuz? Ne için? Bu nedenle, sözde histerezis ortaya çıkar. Elemanın kendisindeki voltaj bu değere düştüğünde tekrar şarj olmaya başlayacaktır.

Bizim durumumuzda tipik değer 4,05 V'tur. Yani akü voltajı bu seviyeye düşerse kontrol ve koruma devresi yine aküyü Aşırı Şarj Koruma Gerilimi seviyesine kadar şarj etmeye devam edecektir.

Aşırı Şarj Koruma Gerilimi

Aşırı deşarj koruması.

Bu değere ulaşan pil derin kış uykusuna yatar. Peki neden ücret almak istemiyor? Bu sadece Aşırı Deşarj parametresidir Serbest bırakmak Gerilim (aşağıda bununla ilgili).

Aşırı Deşarj Serbest Bırakma Gerilimi

Boşalmış bir akü bu seviyeye ulaşana kadar, akü terminallerine doğrudan elektrik akımı uygulamadığınız sürece, onu şarj etmeye yönelik tüm girişimler boşunadır, ancak bu modda hala şarj edilebilir, ancak çok çok uzun bir süre için. Yani bizim durumumuzda aküyü tekrar şarj edebilmek için hücre üzerindeki voltajın en az 3 V olması gerekir. Daha azsa şarj çalışmayacaktır.

PS. Ah, insanlık tarafından çöp sahasına bu tür kaç tane pil atıldı! İnsanlar pilin tamamen bittiğini düşündüler ve şarj etmeyi reddettiler. Ve gereken tek şey, hücreyi Aşırı Deşarj Serbest Bırakma Gerilimi şarj çözünürlük seviyesine kadar biraz şarj etmek ve sakin bir şekilde pili şarj etmeye devam etmekti.

Aşırı Akım Koruması

Aşırı akım gibi harika bir parametre de var Aşırı Akım Koruması. Normal modda DW01x, CS pinindeki deşarj akımını sürekli olarak izler. Olayların gelişmesinin iki yolu vardır:

- CS bacağında 150 mV'luk bir voltaj varsa (aşırı akım), 10 ms sonra akü uyku moduna geçecek ve yükü tamamen kapatacaktır.

- bu bacakta 1,35 V'luk bir voltaj varsa (terminal kısa devre modu), pil 500 µs'den daha kısa sürede uyku durumuna geçecektir. Yani, terminaller kısa devre yaptığı anda akü yükü anında keser).

Pilin uyku modundan uyanması için yükü tamamen kaldırmanız veya yükün 500 kOhm'u aşmasını sağlamanız gerekir.

Koruma ve kontrol devresi olmayan kısa devre

Peki ya koruma ve kontrol devresi olmadan aküye kısa devre yaptırırsanız? Bunu yapmak için bu kartı çıkarın ve akü terminallerini kısa devre yapın. Birkaç saniye sonra şiştiğini ve yırtıldığını görüyoruz.

Bu nedenle tasarımlarınızda kullanacaksanız bunlara mümkün olduğunca dikkat etmeniz, çıkışları kısa devre etmemeniz ve aşırı akım oluşturmamanız gerekir. Onlar için pil tamamen şarj olduğunda şarjı kapatan özel bir akıllı şarj cihazı bulunmaktadır.

veya bu tür pilleri şarj etmek için özel bir modül

Bu linkten izleyebilirsiniz.

Makalenin materyali videodan hazırlandı

27.10.2018

Enerji depolama cihazlarının üretiminde eski teknolojiler hızla yerini yeni çözümlere bırakıyor. Başlangıçta NiCd pillerin yerini NiMH tipi piller aldı. Bunun yerine daha gelişmiş nesil piller yarattılar: Li-ion, LiFePO4, Li-Pol. Bu yazıda Li-ion ve lityum-polimer piller arasındaki farkları, avantajlarını ve seçim tercihlerini, yakında çıkacak pil uygulamasının özelliklerini dikkate alarak ele alacağız.

Li-ion teknolojisinin özellikleri

Lityum piller 1990'ların başında seri üretilmeye başlandı. Aktif elektrolitin ilk aşamadaki işlevleri kobalt ve manganez tarafından gerçekleştirildi. Artık Li-iyon depolama cihazlarında katot malzemesi olarak lityum kobaltat, lityum-manganez spinel, lityum ferrofosfat ve diğer bileşikler kullanılmaktadır. Ancak asıl rol, maddenin türüne göre değil, bloktaki konumunun özelliklerine göre oynanır.

İçlerinde elektrotlar (alüminyum folyo ve bakır anot üzerindeki katot tabanı), elektrolit ile emprenye edilmiş gözenekli bir ayırıcı ile ayrılır. Bloktaki katot ve anot, akım toplayan terminallerle bağlanır. Yük, pozitif yüklü Li iyonları tarafından korunur. Çeşitli maddelerin kristal kafeslerine kolayca geçerek bağlar oluştururlar, reaksiyonları başlatırlar ve enerji açığa çıkmasına neden olurlar. Çalışma prensibine göre Li-ion enerji depolama cihazları tam formatlı jel akülere benzer.

Li-ion pillerin ana artıları ve eksileri tabloda listelenmiştir:

Li-ion pil oluşturma teknolojisi her yıl gelişiyor, bu da operasyon güvenliğinin artmasına ve maliyetin düşmesine yol açıyor.

Teknolojinin Li-ion Li-Pol'den farkı nedir?

Li-ion pillerin iyileştirilmesi, kullanım güvenliğini arttırmayı ve teknoloji maliyetini azaltmayı amaçlıyordu. Bu sorunu elektroliti değiştirerek çözmek mümkündü - elektrolitle emprenye edilmiş gözenekli bir ayırıcı yerine bir polimer elektrolit kullanmaya başladılar. Daha önce akımı iletmek için plastik bir film olarak kullanılıyordu. Li-pol enerji depolama cihazlarında elemanın kalınlığı 1 mm'den başlamakta, bu da çeşitli şekil ve boyutlarda ürün elde edilmesini mümkün kılmaktadır.

Ancak Li-Pol piller ile Li-ion modeller arasındaki fark nedir sorusunun temel cevabı, sıvı haldeki bir elektrolitin kullanılmaması ve tutuşma riskinin en aza indirilmesidir. Lityum polimer piller sıvı veya jel elektrolit içermez. Aktif madde katı bir plakadır ve lityum ile temas ettiği alanda döngü sırasında dendrit oluşumuna izin vermez. Bu, lityum polimer pillerin patlama ve yangın riskini ortadan kaldırır.

Başlangıçta Li-Pol akım kaynaklarının iletkenliği zayıftı ve taşınabilir cihazlar için uygun değildi. Ancak bu dezavantaj, jel benzeri bir elektrolit kullanılarak ortadan kaldırıldı. Gelişmiş Li-polimer enerji depolama cihazları bir elektrolit membrana sahiptir. Üretimi için, içinde bir polimerin bulunduğu bir propilen ayırıcı veya gözenekli polietilen kullanılır. Elektrolit sıvısı ile etkileşime girerek jel benzeri bir hal alır.

Li-Pol akım kaynaklarının avantajları ve dezavantajları

Lityum polimer pillerin önemli bir avantajı mükemmel kapasite/ağırlık oranlarıdır. Bu kalitesi sayesinde Li-Pol güç kaynakları, quadcopters ve diğer radyo kontrollü modellerin donatılmasında, cep telefonlarında ve dijital teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Li-polimer pillerin temel artıları ve eksileri tabloda gösterilmektedir:

Hangisi daha iyi: Li-polimer mi yoksa lityum iyon pil mi?

Bu sorunun cevabı seçilen akım kaynağının nerede ve hangi şartlarda kullanılacağına bağlıdır. Li-ion ve Li-Pol pillerin temel özellikleri benzerdir. Li-ion tipi hücrelerden farklı geometrik parametreler ve teknik özellikler bir araya getirilmektedir. -20 ila +60 ° C aralığında kullanılmasına izin verilir, ancak sınır sıcaklık değerlerinde daha hızlı yaşlanma meydana gelir.

Li-Pol piller çeşitli geometrilerde üretilmekte olup, önemli bir enerji yoğunluğuna sahiptir ve son derece güvenlidir. Kompakt ve güvenilir bir güç kaynağının gerekli olduğu koşullarda en çok talep görürler. Şu anda üretilen Li-Pol pillerin çalışma sıcaklığı aralığı, Li-ion sıcaklık aralığıyla aynıdır.

Li-ion ve Li-Pol pillerin karşılaştırma tablosu

Li-polimer veya lityum iyon pillerin hangisinin daha iyi olduğunu bireysel öncelikleri dikkate alarak öğrenmek için özelliklerini karşılaştırmanız gerekir. Bunu bir karşılaştırma tablosuyla yapmak kolaydır:

Bu tabloya göre hangisinin daha iyi olduğunu ve hangi parametrelerde lityum polimer muadillerine göre daha düşük olduğunu karşılaştırmak kolaydır.

Özetliyor

Lityum-iyon akım kaynakları çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Dijital elektronikleri, kişisel elektrikli araçları, robotları, akülü aletleri, tekerlekli sandalyeleri ve diğer birçok cihazı donatmak için kullanılırlar. Standartlaştırılmış boyutları vardır, gerekli parametrelere göre kolayca seçilirler ve tüketiciler tarafından iyi bilinirler. Güçlü piller kısa süreli yüksek akım tüketimi gerektiren cihazlarda başarıyla kullanılmaktadır.

Lityum-polimer enerji depolama cihazları, mevcut kaynağın daha küçük boyutu ve kütlesi ile gerekli kapasitenin elde edilmesini mümkün kıldığından, taşınabilir cihazlarda, quadcopterlerde, oyuncaklarda ve airsoft silahlarında talep görmektedir. Li-polimer piller arasındaki temel farklar daha yüksek fiyat, çok çeşitli şekiller ve daha az iç yüktür.

Pratikte her iki pil türü de benzer özelliklere sahiptir, bu nedenle seçim tercihi esas olarak kullanım alanına bağlıdır. Pilin türü ve katot malzemesinin yanı sıra kullanılan hammaddenin kalitesi ve üretim teknolojisi de akım kaynağının özelliklerini etkilemektedir.

Hakkında bilgilendirici materyali dikkatinize sunuyoruz.

Lityum iyon ve lityum polimer piller

Mühendislik düşüncesi sürekli gelişmektedir: Çözümleri için yeni teknolojilerin geliştirilmesini gerektiren sürekli ortaya çıkan problemler tarafından teşvik edilmektedir. Bir zamanlar nikel-kadmiyum (NiCd) pillerin yerini nikel-metal hidrit (NiMH) alırken, şimdi lityum-iyon (Li-ion) piller, lityum-polimer (Li-pol) pillerin yerini almaya çalışıyor. NiMH piller bir dereceye kadar NiCd'nin yerini aldı, ancak ikincisinin yüksek akım sağlama yeteneği, düşük maliyet ve uzun hizmet ömrü gibi yadsınamaz avantajları nedeniyle, tam olarak değiştirilmelerini sağlayamadılar. Peki ya lityum piller? Özellikleri nelerdir ve Li-pol pillerin Li-ion pillerden farkı nedir? Bu konuyu anlamaya çalışalım.

Kural olarak hepimiz bir cep telefonu veya dizüstü bilgisayar satın alırken, içinde ne tür bir pil bulunduğunu ve bu cihazların genel olarak nasıl farklılık gösterdiğini düşünmüyoruz. Ve ancak o zaman, belirli pillerin tüketici nitelikleriyle pratikte karşılaştığımızda, analiz etmeye ve seçmeye başlarız. Acelesi olan ve bir cep telefonu için hangi pilin en uygun olduğu sorusuna hemen cevap almak isteyenler için kısaca cevap vereceğim - Li-ion. Daha fazla bilgi meraklılar içindir.

Küçük bir tarih incelemesiyle başlayalım.

Lityum pillerin oluşturulmasına ilişkin ilk deneyler 1912'de başladı, ancak yalnızca altmış yıl sonra, 70'lerin başında ilk kez ev cihazlarına tanıtıldılar. Ve vurguluyorum ki, sorun 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 elektrotları kullanan piller, hem yüksek voltaj hem de mükemmel kapasite ile karakterize edilir. Ancak 80'li yıllarda yapılan çok sayıda çalışma sonucunda, lityum pillerin döngüsel çalışmasının (şarj - deşarj) lityum elektrotta değişikliklere yol açtığı, bunun sonucunda termal stabilitenin azaldığı ve termal tehdit oluştuğu tespit edildi. devlet kontrolden çıkıyor. Bu gerçekleştiğinde, hücrenin sıcaklığı hızla lityumun erime noktasına yaklaşır ve açığa çıkan gazları ateşleyen şiddetli bir reaksiyon başlar. Örneğin, 1991 yılında Japonya'ya gönderilen cep telefonları için çok sayıda lityum pil, birkaç patlamanın ardından geri çağrıldı.

Lityumun doğal kararsızlığı nedeniyle araştırmacılar dikkatlerini lityum iyonlarına dayanan metalik olmayan lityum pillere çevirdiler. Enerji yoğunluğunda bir miktar kayıp ve şarj ve deşarj sırasında bazı önlemler alınarak Li-ion piller olarak adlandırılan piller daha güvenli hale geldi.

Li-ion pillerin enerji yoğunluğu genellikle standart NiCd'nin iki katıdır ve gelecekte yeni aktif malzemelerin kullanımı sayesinde bunun daha da artması ve NiCd'ye göre üç kat üstünlüğe ulaşması bekleniyor. Li-ion pil, büyük kapasitesine ek olarak, deşarj sırasında NiCd'ye benzer şekilde davranır (deşarj özelliklerinin şekli benzerdir ve yalnızca voltaj bakımından farklılık gösterir).

Bugüne kadar birçok Li-ion pil çeşidi vardır ve bir türün veya diğerinin avantajları ve dezavantajları hakkında uzun süre konuşabilirsiniz, ancak bunları görünüşte ayırt etmek imkansızdır. Bu nedenle, yalnızca bu cihazların tüm türlerinin karakteristik özelliği olan avantaj ve dezavantajları not ediyoruz ve lityum-polimer pillerin doğuşuna yol açan nedenleri göz önünde bulunduruyoruz.

Ana avantajlar.

• Yüksek enerji yoğunluğu ve bunun sonucunda nikel bazlı pillerle karşılaştırıldığında aynı boyutlarda büyük kapasite.
• Düşük kendi kendine deşarj.
• Tek bir hücrenin yüksek voltajı (NiCd ve NiMH için 3,6 V'a karşı 1,2 V), bu da tasarımı basitleştirir - genellikle pil yalnızca bir hücreden oluşur. Bugün pek çok üretici cep telefonlarında böyle tek hücreli bir pil kullanıyor (Nokia'yı hatırlayın). Ancak aynı gücü sağlamak için daha yüksek bir akımın iletilmesi gerekir. Bu da elemanın iç direncinin düşük olmasını gerektirir.
• Düşük bakım maliyeti (işletme maliyetleri), kapasiteyi geri yüklemek için periyodik deşarj döngüleri gerektiren hafıza etkisinin olmamasının bir sonucudur.

Kusurlar.

Li-ion pillerin üretim teknolojisi sürekli gelişiyor. Yaklaşık altı ayda bir güncellenir ve yeni pillerin uzun süre saklandıktan sonra nasıl "davrandığını" anlamak zordur.

Kısacası, Li-ion pil, çalışma güvenliğini sağlama ve yüksek maliyetle ilgili sorunlar olmasaydı herkes için iyi olurdu. Bu sorunları çözmeye yönelik girişimler lityum-polimer (Li-pol veya Li-polimer) pillerin ortaya çıkmasına yol açtı.

Li-iyondan temel farkı ismine yansır ve kullanılan elektrolit türünde yatmaktadır. Başlangıçta, 70'lerde, plastik bir filme benzer ve elektrik akımı iletmeyen, ancak iyonların (elektrik yüklü atomlar veya atom grupları) değişimine izin veren kuru bir katı polimer elektrolit kullanıldı. Polimer elektrolit aslında geleneksel elektrolit emdirilmiş gözenekli ayırıcının yerini alır.

Bu tasarım, üretim sürecini basitleştirir, daha güvenlidir ve ince pillerin isteğe bağlı şekilde üretilmesine olanak tanır. Ayrıca sıvı veya jel elektrolitin bulunmaması tutuşma olasılığını ortadan kaldırır. Öğenin kalınlığı yaklaşık bir milimetredir, böylece ekipman tasarımcıları giysi parçalarına dahil etmeye kadar şekli, şekli ve boyutu seçmekte özgürdür.

Ancak şu ana kadar ne yazık ki kuru Li-polimer piller oda sıcaklığında yetersiz elektrik iletkenliğine sahiptir. İç dirençleri çok yüksektir ve modern iletişim için gereken akım miktarını ve dizüstü bilgisayar sabit disklerinin güç kaynağını sağlayamaz. Aynı zamanda 60°C veya daha yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında Li-polimerin elektriksel iletkenliği kabul edilebilir bir seviyeye yükselir ancak bu, toplu kullanıma uygun değildir.

Araştırmacılar oda sıcaklığında çalışan kuru katı elektrolitli Li-polimer piller geliştirmeye devam ediyor. Bu tür pillerin 2005 yılına kadar ticari olarak satışa sunulması bekleniyor. Kararlı olacaklar, 1000 tam şarj-deşarj döngüsüne izin verecekler ve günümüzün Li-ion pillerinden daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olacaklar.

Bu arada, bazı Li-polimer pil türleri şu anda sıcak iklimlerde yedek güç kaynağı olarak kullanılıyor. Örneğin, bazı üreticiler özellikle pil için uygun sıcaklığı koruyan ısıtma elemanları kurarlar.

Siz soruyorsunuz: nasıl? Li-polimer piller piyasada büyük bir hızla satılıyor, üreticiler bunları telefon ve bilgisayarlarla tamamlıyor ve biz burada henüz ticari kullanıma hazır olmadıklarını söylüyoruz. Her şey çok basit. Bu durumda kuru katı elektrolit içermeyen pillerden bahsediyoruz. Küçük Li-polimer pillerin elektriksel iletkenliğini arttırmak için bunlara jel benzeri bir elektrolit eklenir. Günümüzde cep telefonlarında kullanılan Li-polimer pillerin çoğu aslında hibrittir çünkü jel benzeri bir elektrolit içerirler. Bunları lityum iyon polimer olarak adlandırmak daha doğru olur. Ancak çoğu üretici, tanıtım amaçlı olarak bunları Li-polimer olarak etiketliyor. Şu anda en büyük ilgiyi çektikleri için bu tür lityum-polimer piller üzerinde duralım.

Peki, jel elektrolit ilavesiyle Li-ion ve Li-polimer piller arasındaki fark nedir? Her iki sistemin özellikleri ve verimliliği büyük ölçüde benzer olsa da, Li-ion polimer (buna öyle de diyebilirsiniz) pilin benzersizliği, gözenekli ayırıcının yerini alan katı bir elektrolit kullanmasıdır. Jel elektrolit yalnızca iyonik iletkenliği arttırmak için eklenir.

Teknik zorluklar ve üretimin arttırılmasındaki gecikme, Li-ion polimer pillerin piyasaya sürülmesini geciktirdi. Bazı uzmanlara göre bu, Li-ion pillerin geliştirilmesine ve seri üretimine büyük miktarda yatırım yapan yatırımcıların yatırımlarını geri alma arzularından kaynaklanıyor. Bu nedenle, Li-ion'un seri üretiminde polimer piller lityum-iyon pillerden daha ucuz olmasına rağmen, yeni teknolojilere geçmek için aceleleri yok.

Ve şimdi Li-ion ve Li-polimer pillerin çalışma özellikleri hakkında.

Ana özellikleri çok benzer. Li-ion pillerin şarjı makalede yeterince ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Ayrıca sadece şarjın aşamalarını gösteren bir grafik (Şekil 1) ve bununla ilgili küçük açıklamalar vereceğim.

1C başlangıç ​​şarj akımına (sayısal olarak pil kapasitesinin nominal değerine eşit) sahip tüm Li-ion pillerin şarj süresi ortalama 3 saattir. Akü voltajı üst eşiğe eşit olduğunda ve şarj akımı başlangıç ​​değerinin yaklaşık %3'üne düştüğünde tam şarj elde edilir. Pil şarj sırasında soğuk kalır. Grafikten de görülebileceği gibi şarj işlemi iki aşamadan oluşuyor. İlk başta (bir saatten fazla), voltaj, üst voltaj eşiğine ilk ulaşılana kadar neredeyse sabit bir başlangıç ​​şarj akımı olan 1C'de artar. Bu noktada pil, kapasitesinin yaklaşık %70'ine kadar şarj edilir. İkinci aşamanın başlangıcında voltaj neredeyse sabit kalır ve akım %3'ün üzerine çıkana kadar azalır. Bundan sonra şarj tamamen durur.

Pili her zaman şarjlı tutmak istiyorsanız 500 saat veya 20 gün sonra yeniden şarj etmeniz önerilir. Genellikle akü terminallerindeki voltaj 4,05 V'a düştüğünde gerçekleştirilir ve 4,2 V'a ulaştığında durdurulur.

Şarj olurken sıcaklık aralığı hakkında birkaç kelime. Çoğu Li-ion pil çeşidi, 5 ila 45 °C sıcaklıkta 1C akımla şarj etmeye izin verir. 0 ila 5 °C arasındaki sıcaklıklarda, 0,1 C akımla şarj edilmesi önerilir. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda şarj etmek yasaktır. Şarj etmek için optimum sıcaklık 15 ila 25 °C arasındadır.

Li-polimer pillerdeki şarj işlemleri yukarıda anlatılanlarla hemen hemen aynı olduğundan tüketicinin elinde iki tip pilden hangisi olduğunu bilmesine gerek kalmıyor. Ve Li-ion piller için kullandığı tüm şarj cihazları Li-polimer için uygundur.

Ve şimdi taburcu olma koşulları hakkında. Tipik olarak, Li-ion piller hücre başına 3,0V'a kadar deşarj olur, ancak bazı çeşitlerin 2,5V'luk daha düşük bir sınırı vardır.Pille çalışan ekipman üreticileri genellikle 3,0V kapatma eşiğine sahip cihazlar tasarlar (tüm durumlar için). Bu ne anlama gelir? Telefon açıldığında bataryadaki voltaj giderek azalıyor ve 3,0 V'a ulaştığında cihaz sizi uyararak kapanıyor. Ancak bu, pilden enerji tüketmeyi bıraktığı anlamına gelmiyor. Enerji, ne kadar küçük olursa olsun, telefonun açma/kapatma tuşuna ne zaman basıldığını algılamak ve diğer bazı işlevler için gereklidir. Ek olarak, enerji kendi dahili kontrol ve koruma devresi tarafından tüketilir ve küçük olmasına rağmen kendi kendine deşarj, lityum bazlı piller için bile hala tipiktir. Sonuç olarak lityum pilleri uzun süre şarj etmeden bırakırsanız üzerlerindeki voltaj 2,5 V'un altına düşecektir ki bu çok kötü bir durumdur. Bu durumda dahili kontrol ve koruma devresi devre dışı kalabilir ve tüm şarj cihazları bu tür pilleri şarj edemeyebilir. Ayrıca derin deşarj akünün iç yapısını da olumsuz etkiler. Tamamen boşalmış bir akü, ilk aşamada yalnızca 0,1C akımla şarj edilmelidir. Kısacası piller deşarj olmaktan ziyade şarjlı olmayı tercih ediyor.

Deşarj sırasındaki sıcaklık koşulları hakkında birkaç kelime (çalışma sırasında okuyun).

Li-ion piller genellikle oda sıcaklığında en iyi performansı gösterir. Daha sıcak koşullarda çalışmak servis ömrünü ciddi şekilde azaltır. Örneğin kurşun-asit akü 30 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda en yüksek kapasiteye sahip olmasına rağmen, bu koşullar altında uzun süreli kullanım akünün ömrünü kısaltacaktır. Benzer şekilde Li-iyon, yüksek sıcaklıklarda en iyi performansı gösterir; bu, başlangıçta pilin iç direncinde yaşlanmadan kaynaklanan artışı ortadan kaldırır. Ancak artan enerji çıkışı kısa ömürlüdür, çünkü sıcaklıktaki artış, iç direncin daha da artmasına eşlik ederek yaşlanmanın hızlanmasına katkıda bulunur.

Bunun istisnası şu anda yalnızca kuru katı polimer elektrolite sahip lityum polimer pillerdir. Onlar için 60 °C ile 100 °C arasındaki sıcaklıklar hayati öneme sahiptir. Ve bu tür piller, sıcak iklime sahip yerlerde yedek kaynaklar için pazardaki yerini almıştır. Harici bir ağdan beslenen yerleşik ısıtma elemanlarına sahip, ısı yalıtımlı bir mahfazaya yerleştirilirler. Yedek olarak kullanılan Li-ion polimer pillerin, özellikle sıcaklık kontrolünün mümkün olmadığı alanlarda kapasite ve dayanıklılık açısından VRLA pillere göre üstün olduğu söyleniyor. Ancak fiyatlarının yüksek olması caydırıcı olmaya devam ediyor.

Düşük sıcaklıklarda tüm elektrokimyasal sistemlerdeki pillerin verimliliği keskin bir şekilde düşer. NiMH, SLA ve Li-ion piller için -20 °C, çalışmayı durdurdukları sınır iken, NiCd -40 °C'ye kadar çalışmaya devam eder. Sadece şunu belirtmek isterim ki, yine sadece geniş uygulama alanına sahip pillerden bahsediyoruz.

Pilin düşük sıcaklıklarda çalışabilmesine rağmen bu, bu koşullarda da şarj edilebileceği anlamına gelmediğini unutmamak gerekir. Çoğu pilin çok düşük sıcaklıklarda şarj duyarlılığı son derece sınırlıdır ve bu durumlarda şarj akımının 0,1 C'ye düşürülmesi gerekir.

Sonuç olarak, forumdaki aksesuarlar alt forumunda Li-ion, Li-polimer ve diğer pil türleriyle ilgili sorular sorabileceğinizi ve sorunları tartışabileceğinizi belirtmek isterim.

Makaleyi yazarken materyaller kullanıldı [ - Mobil cihazlar ve dizüstü bilgisayarlar için piller. Pil analizörleri.

Günümüzde telefonlar sadece bir iletişim aracı olmanın çok ötesindedir.

Akıllı telefonların yardımıyla internete giriyorlar, müzik dinliyorlar, film izliyorlar, oyun oynuyorlar, fotoğraf çekiyorlar ve video çekiyorlar - bu tür fırsatlar, cihaza uzun pil ömrü sağlayacak yüksek kaliteli bir pil gerektirir. En popüler ve modern olanlardan biri lityum polimer pillerdir. Özellikleri, avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Lityum polimer (Li-pol) pillerin özellikleri

Lityum metallerin en hafifidir ve en yüksek elektrokimyasal potansiyele sahiptir, yüksek enerji yoğunluğu sağlar. Çalışma sırasında böyle bir pil lityum metal elektrotlar kullanır.

Hem polimer hem de iyon piller önceki pillerden (nikel-kadmiyum ve nikel-metal hidrit piller) önemli ölçüde daha verimlidir. Modern pillerde kapasite çok daha yüksektir, daha fazladır, "hafıza etkisi" yoktur ve boyutları daha kompakttır.

Kompaktlık açısından polimer piller (Li-pol) ilk sırayı alır. Bu piller, elektrolitlerle emprenye edilmiş ince ve esnek bir plaka olan bir polimer kullanır. Kompaktlığı nedeniyle pilin kalınlığı yalnızca 1 mm'dir. Bu tür kompakt piller, tasarımcıların daha küçük ve daha hafif akıllı telefonlar tasarlamasına olanak tanır.

Li-pol pillerin başlıca avantajları:

• Esnek polimer, sırasıyla daha küçük pillerin elde edilmesini mümkün kılacak, kompakt cihazlar elde edilecektir. Bu parametrede, iyon piller yerine polimer piller tercih edilir, çünkü ikincisi kalınlık azaltma sınırına ulaşmıştır.
• Böyle bir pil en gelişmiş pil olarak kabul edilir, bu nedenle daha fazla güvenlik sağlar, aşırı şarj ve elektrolit sızıntısı riskini azaltır.
• Polimer piller daha uzun servis ömrüne, daha yavaş yaşlanma sürecine ve kendi kendine deşarj özelliğine sahiptir.

Kusurlar:

• Polimer pillerin üretim maliyeti daha yüksektir (iyon pillerle karşılaştırıldığında). Sonuç olarak bu durum telefonun fiyatını etkiliyor.
• Düşük sıcaklıklara karşı yüksek hassasiyet.
• Daha çok ısınıyorlar.

Lityum polimer pil nasıl düzgün şekilde şarj edilir?

Bir akıllı telefona hangi pil takılı olursa olsun, uygun bakım yapılmazsa, hızla yıpranmaya ve kapasitesini kaybetmeye başlayacaktır. Telefonunuzu aşırı ısınmaya ve hipotermiye karşı koruyun. Yüksek sıcaklıklar yangına neden olabilir. Düşük sıcaklıklarda ise soğukta elektrolitlerin kimyasal reaksiyonlarının yavaşlaması nedeniyle aküdeki akım çıkışı azalır. Bu nedenle mobil cihazlar genellikle bir nevi kendini savunma aracıdır.

Lityum polimer pilin ömrünü uzatmak için doğru şekilde şarj edin ve buna uyun. Birçok pilin sıcaklık değişimlerine karşı duyarlı olduğunu unutmayın.

Modern piller, akıllı telefonu aşırı şarjdan ve aşırı deşarjdan koruyan özel bir denetleyiciye sahiptir. Şarj kablosu şebekeye bağlı olsa bile, %100 geri yüklenen kapasiteye ulaştıktan sonra cihaza güç vermeye devam etmenize izin vermez. Pilin bitmesi nedeniyle telefon tamamen kapatıldığında, denetleyici cihazı önceden kapattığı için pilde her zaman bir miktar güç kalır. Ancak telefonun mümkün olan en kısa sürede şarj edilmesi gerekir.

İdeal olarak cihazın tamamen boşalmasına izin vermemelisiniz. Bazı uzmanlar, aygıtın %90'ın üzerinde şarj edilmemesini ve %10'un altında deşarj edilmemesini önermektedir; bu, pil ömrünü uzatabilir. Her altı ayda bir önleyici kalibrasyon bir istisnadır. Bunu yapmak için akıllı telefonu tamamen boşaltmanız ve ardından pili% 100'e kadar şarj etmeniz gerekir.

Yeni bir akıllı telefon satın alırken basit adımları takip etmek önemlidir.

Sonuçlar

Mobil cihazlar dünyasındaki lityum-polimer piller, bir dizi olumlu özelliği ve kompakt boyutu nedeniyle şu anda en modern ve alakalı olarak kabul ediliyor. Telefonun piline dikkat edilmesi gerektiğini unutmayın - bu durumda çok daha uzun süre dayanır.

Teknolojik ilerleme durmadan dönen bir makinedir! Bu makinenin yakıtı, modern dünyamızın giderek daha yeni sorunlarıdır. Unutmayın, çok uzun zaman önce nikel-kadmiyum (NiCd) piller kullanılıyordu, bunların yerini nikel-metal hidrit (NiMH) aldı. Ancak günümüzde lityum-polimer (Li-pol) piller, lityum-iyon (Li-ion) pillerin yerini almaya çalışıyor. Li-pol ve Li-ion arasındaki fark nedir? Lityum polimer pillerin lityum iyon pillere göre avantajları nelerdir? Hadi anlamaya çalışalım.

Bir telefon veya tablet satın aldığımızda, çok az kişi kendilerine şu soruyu soruyor: İçinde ne tür bir pil var? Ancak daha sonra, gadget'ın hızlı bir şekilde boşalması sorunuyla karşı karşıya kaldığımızda, cihazımızın "iç kısmını" daha ayrıntılı olarak incelemeye başlarız.

Lityum piller 1912'de biliniyordu, ardından ilk deneyler başladı, ancak geniş bir uygulama bulamadılar. Ve ancak 70'lerde, altmış yıl sonra bu şarj hücreleri neredeyse tüm ev cihazlarında yerini aldı. Şu ana kadar konuşulanların akümülatörler değil, sadece piller hakkında olduğunu vurguluyoruz.

Lityum en hafif metaldir, aynı zamanda en yüksek enerji yoğunluğunu sağlar ve önemli bir elektrokimyasal potansiyele sahiptir. Lityum metal elektrotlara dayanan piller büyük kapasiteye ve yüksek voltaja sahiptir. 80'li yıllarda çok sayıda çalışma sonucunda, lityum pillerin döngüsel çalışmasının (şarj / deşarj süreci) şarj cihazlarının ve onlardan sonra cihazların ateşlenmesine yol açtığı ortaya çıktı. Böylece, 1991 yılında Japonya'da yangın tehdidi nedeniyle birkaç bin telefon geri çağrıldı. Lityumun bu tehlikeli özellikleri nedeniyle bilim adamları tüm çabalarını lityum iyonlarına dayanan metalik olmayan lityum pillere yönelttiler. Ve bir süre sonra şarj cihazının daha güvenli bir versiyonu oluşturuldu. lityum iyon (Li-iyon).

Günümüzde hemen hemen tüm mobil cihazlarda lityum iyon pil kullanılıyor, çok sayıda çeşidi var, pek çok olumlu özelliği var ama aynı zamanda daha detaylı konuşacağımız dezavantajları da var.

Lityum iyon pillerin avantajları:

Yüksek enerji yoğunluğu ve bunun sonucunda yüksek kapasitans

Düşük kendi kendine deşarj

Tek hücreli yüksek voltaj. Bu, tasarımı basitleştirir; genellikle pil yalnızca tek bir elemandan oluşur. Bugün pek çok üretici cep telefonlarında böyle tek hücreli bir pil kullanıyor (Nokia'yı hatırlayın)

Düşük bakım (işletme maliyetleri)

Kapasiteyi geri yüklemek için periyodik deşarj döngüleri gerektiren hafıza etkisi yoktur.

Kusurlar:

Pil, şarj sırasında her pil hücresindeki maksimum voltajı sınırlayan ve deşarj sırasında hücre voltajının çok düşmesini önleyen yerleşik koruma devresine ihtiyaç duyar (bu da maliyetini daha da artırır).

Pil, kullanılmasa ve rafta dursa bile eskimeye maruz kalır. Eskime süreci çoğu Li-ion pil için tipiktir. Belli nedenlerden dolayı üreticiler bu sorun konusunda sessiz kalıyor. Pilin çalışır durumda olup olmadığına bakılmaksızın, bir yıl sonra kapasitede hafif bir azalma fark edilir hale gelir. İki veya üç yıl sonra genellikle kullanılamaz hale gelir.

NiCd pillere göre daha yüksek maliyet.

Li-ion piller sürekli gelişiyor, teknoloji gelişiyor. Ve bu pil, kullanım sırasındaki güvenlik sorunları ve yüksek fiyatı olmasaydı herkes için iyi olurdu. Bütün bu nedenler yaratılışın temeli oldu lityum polimer piller (Li-pol veya Li-polimer). En bariz ve en temel Li-pol ve Li-iyon arasındaki fark kullanılan elektrolit türüdür. Katı bir polimer elektrolitin kullanılması, pil oluşturma maliyetini önemli ölçüde azaltır ve onu daha güvenli hale getirir ve ayrıca daha ince şarj cihazları oluşturmanıza olanak tanır. Lityum-polimer pil neden selefinin yerini tamamen almadı? Uzmanların ifade ettiği olası versiyonlardan biri, Li-ion pillerin geliştirilmesine ve kitlesel tanıtımına büyük meblağlar yatıran yatırımcıların, yatırımın karşılığını almaya çalışmalarıdır.

Özetleyelim. Genel olarak konuşursak, lityum polimer pil, lityum iyon pilin daha gelişmiş bir versiyonudur. Kendiniz karar verin:

Li-pol ve Li-ion pillerin avantajları

Genel olarak modern teknoloji sayesinde iki tip güvenilir harici pilimiz olduğunu söyleyebiliriz. Mobil teknolojilerin gelişmesi, akıllı telefonların, tabletlerin ve diğer birçok dijital cihazın ortaya çıkmasıyla birlikte, enerji yoğun uygulamaların yaratılmasıyla birlikte kullanıcılar "bitmiş pil" sorunuyla karşı karşıya kalıyor. Elbette hem Li-ion hem de Li-Pol piller, harici şarj cihazlarında hemen uygulama alanı buldu.

Bu, modern yaşam için mükemmel bir çözümdür. Bir powerbank seçerken en önemli şey dolandırıcılarla karşılaşmamaktır (sahte olanı orijinalinden nasıl ayırt edeceğimiz hakkında daha fazla yazdık) , ancak mağazanın web sitesinde size sahte satacaklarını% 100 kesinlikle nasıl anlayacağınız hakkında -