Li-polymerbatteri är den vanligaste batteritekniken vi använder varje dag. Men känner du till principen för drift och konstruktion av Li-polymerbatterier?
Principen för drift och konstruktion av Li-polymerbatterier är identiska med Li-ion-batterier. Dessa batterier fungerar enligt principen om deinterkalering och interkalering av litiumjoner från positiva elektrodmaterial till negativa elektrodmaterial. Låt oss först se över tillverkningsprocessen för li-polymerbatterier.
De sandwichliknande cellerna (fig. 2) består av en grafitelektrod (negativ), en litiummetalloxidelektrod (positiv) och ett separatorskikt. Litiummetalloxiden är baserad på mangan-, nickel- eller koboltoxidföreningar eller en blandning av dessa.
I vissa celler med lägre spänningsnivå används järnfosfat som ett alternativ i form av Li-järnfosfatceller. Sammansättningen påverkar batteriets egenskaper och varierar beroende på tillverkare och kvalitetsklass.
Fig. 2. Grundläggande konstruktion av Li-jonceller. Diagram: © University of Siegen
Viktiga kriterier som skiljer Li-polymerbatterier från andra typer av celler:
oLi-jonceller har ett fast hölje i rostfritt stål eller aluminium. Huset är vanligtvis cylindriskt till formen (‘runda celler’). Rektangulära former finns dock också.
Nackdelar: relativt höga verktygskostnader för hustillverkning; begränsade dimensioner.
Fördelar: robust, mekaniskt starkt hölje, vilket gör batteriet svårt att skada. En lasersvetsprocess förseglar cellerna.
Li-polymerceller, även kända som mjuka eller påsceller, har ett tunt och något "mjukt" hölje – som en påse – gjord av djupdragen aluminiumfolie. Det mestadels prismatiska höljet kan tillverkas lättare och billigare än de hårda höljena med Li-jonceller. De övriga komponenterna, i wafer-tunna skiktfolier (< 100 µm) kan också masstillverkas till relativt låg kostnad.
Cellerna är lätta, tunna och kan tillverkas i en mängd olika former och storlekar. Både stora format och höjder på mindre än 1 mm kan uppnås. Cellerna kräver dock noggrann mekanisk hantering.
Husfolien är belagd på båda sidor med plast. Insida: polyolefiner, resistenta mot cellkomponenterna. Utsida: polyamid, resistent mot den yttre miljön. Detta vattentäta laminat är svetsat och omger cellen som består av katod, anod och separator.
Utförandet av deflektorn i området av terrassen var en kritisk punkt. En extra folie svetsad till deflektorn ökar tätningen i detta område av svetsningen av "huset".
o Elektrodsats: I Li-polymerbatterier består elektrodsatsen av ett kolbaserat ämne (grafit+tillsatser) klistrat på ett metalliskt substrat. Katoden består av tredimensionella litierade koboltoxider eller nickel/mangan/kobolt (NMC) blandade oxider, även klistrade på ett metalliskt substrat. Deflektorer finns på båda elektroderna. De lindas runt kärnan tillsammans med separatorn, normalt en treskikts polyolefin. Kärnan består i allmänhet av en platt stift för att skapa den rektangulära lindningen. Lindningen sitter i botten av påsfolien som är delvis vikt och läggs över lindningen. Tätningen skapas genom svetsning av folien.
o Design: En fördel är det nästan obegränsade utbudet av storlekar och format tack vare avsaknaden av ett styvt stålhus och den kompakta konstruktionen. Särskilt möjligheten att designa mycket platta celler skiljer Li-polymer batteritekniken åt. Sådana batterier kan vara tunnare än 1 mm.
Detta resulterar i betydande designfrihet för slutprodukten. Individuella mått kan realiseras även för små batchstorlekar, medan det utrymme som reserverats för batteriet kan utnyttjas till sin fulla potential.
o Energitäthet: Energitätheten för dessa celler är högre än för andra typer. Relativt till sin totala vikt har Li-polymerceller en något högre energitäthet än Li-jonceller. Precis som Li-ion-batterier kan de enkelt kopplas parallellt för att tillåta högre kapacitet.
o Självurladdning: En ytterligare fördel med LiPo-celler är deras relativt låga självurladdning.
De bör ändå skyddas från överladdning, djupurladdning och extrema temperaturer.
o Godkännande: Spridningen av Li-polymerceller på marknaden bekräftar fördelarna och acceptansen av denna teknologi. Många av cellerna på marknaden är certifierade. Innan en viss cell används bör det verifieras om den har ett godkännande och om tillverkaren har de verktyg som krävs för produktionen
VTC Power Co., Ltd，Litiumpolymerbatteri ， Li-polymerbatteri ，Li-polymerbattericell ，Li-jonceller ， Li-polymerbatterier ，anpassat litiumbatteri
