Li-Polymer aku on kõige levinum akutehnoloogia, mida me igapäevaselt kasutame. Aga kas teate Li-polümeerakude tööpõhimõtet ja ehitust?
Li-polümeerakude tööpõhimõte ja ehitus on identsed liitiumioonakude omadega. Need akud töötavad liitiumioonide deinterkalatsiooni ja interkalatsiooni põhimõttel positiivsete elektroodide materjalidest negatiivsete elektroodide materjalidesse. Vaatame esmalt üle liitiumioonide tootmisprotsessi.
Sandwich-laadsed elemendid (joonis 2) koosnevad grafiitelektroodist (negatiivne), liitiummetalloksiidelektroodist (positiivne) ja eralduskihist. Liitiummetalloksiid põhineb mangaani, nikli või koobaltoksiidi ühenditel või nende segudel.
Teatud madalama pingetasemega rakkudes kasutatakse alternatiivina raudfosfaati liitium-raudfosfaatelementide kujul. Koostis mõjutab aku omadusi ning varieerub sõltuvalt tootjast ja kvaliteediklassist.
Joonis 2. Liitiumioonelementide põhikonstruktsioon. Diagramm: © Siegeni Ülikool
Olulised kriteeriumid, mis eristavad liitiumpolümeerakusid teist tüüpi elementidest:
oLi-ioonelementidel on fikseeritud roostevabast terasest või alumiiniumist korpus. Korpus on tavaliselt silindrikujuline ("ümmargused rakud"). Siiski on saadaval ka ristkülikukujulised kujundid.
Puudused: suhteliselt kõrged tööriistakulud korpuse valmistamiseks; piiratud mõõtmed.
Eelised: vastupidav, mehaaniliselt tugev korpus, mis muudab aku kahjustamise raskeks. Laserkeevitusprotsess sulgeb rakud.
Li-polümeerrakkudel, mida tuntakse ka pehmete või kottelementidena, on õhuke ja pisut pehme korpus – nagu kotike –, mis on valmistatud sügavtõmmatud alumiiniumfooliumist. Enamasti prismakujulist korpust saab toota lihtsamalt ja odavamalt kui liitiumioonelementide kõvasid korpuseid. Muid komponente vahvliõhukese kihiga fooliumides (< 100 µm) saab samuti suhteliselt madalate kuludega masstootma.
Rakud on kerged, õhukesed ning neid saab valmistada väga erineva kuju ja suurusega. Saavutatakse nii suuri formaate kui ka kõrgusi alla 1 mm. Rakud nõuavad aga hoolikat mehaanilist käsitsemist.
Korpuse foolium on mõlemalt poolt kaetud plastikuga. Sees: polüolefiinid, vastupidavad rakukomponentidele. Väljast: polüamiid, vastupidav väliskeskkonnale. See veekindel laminaat on keevitatud ja ümbritseb katoodist, anoodist ja separaatorist koosnevat elementi.
Deflektori teostamine terrassi piirkonnas oli kriitiline punkt. Deflektorile keevitatud täiendav foolium suurendab selle "korpuse" keevituspiirkonna tihedust.
o Elektroodikomplekt: Li-polümeer akudes koosneb elektroodide komplekt süsinikupõhisest ainest (grafiit+lisandid), mis on kleebitud metallsubstraadile. Katood koosneb kolmemõõtmelistest liititud koobaltoksiididest või nikli/mangaani/koobalti (NMC) segaoksiididest, mis on samuti kleebitud metallsubstraadile. Mõlemal elektroodil on deflektorid. Need on keritud ümber südamiku koos eraldajaga, mis on tavaliselt kolmekihiline polüolefiin. Südamik koosneb tavaliselt lamedast tihvtist, et luua ristkülikukujuline mähis. Mähis asetseb kotikese fooliumi põhjas, mis on osaliselt kokku volditud ja mähise peale asetatud. Tihend tekib fooliumi keevitamise teel.
o Disain: eeliseks on peaaegu piiramatu suuruste ja vormingute valik tänu jäiga teraskorpuse puudumisele ja kompaktsele konstruktsioonile. Eelkõige eristab liitiumpolümeeraku tehnoloogiat võimalus kujundada väga lamedaid elemente. Sellised patareid võivad olla õhemad kui 1 mm.
See annab lõpptootele märkimisväärse disainivabaduse. Individuaalseid mõõtmeid saab realiseerida isegi väikeste partiide puhul, samas kui aku jaoks reserveeritud ruumi saab kasutada täiel määral.
o Energiatihedus: nende rakkude energiatihedus on kõrgem kui teistel rakkudel. Li-polümeer elementide energiatihedus on võrreldes liitiumioonelementidega võrreldes nende üldkaaluga veidi suurem. Sarnaselt liitiumioonakudele saab neid hõlpsasti paralleelselt ühendada, et võimaldada suuremat võimsust.
o Isetühjenemine: LiPo elementide veel üks eelis on nende suhteliselt madal isetühjenemise kiirus.
Neid tuleks siiski kaitsta ülelaadimise, sügavtühjenemise ja äärmuslike temperatuuride eest.
o Heakskiit: Li-polümeerrakkude levik turul kinnitab selle tehnoloogia eeliseid ja heakskiitu. Paljud turul olevad rakud on sertifitseeritud. Enne konkreetse raku kasutamist tuleks kontrollida, kas sellel on heakskiit ja kas tootjal on tootmiseks vajalikud tööriistad
VTC Power Co., ltd, liitiumpolümeeraku, liitiumpolümeeraku, liitiumpolümeeraku, liitiumpolümeeraku elementi, liitiumioonelemendid, liitiumpolümeerakud, kohandatud liitiumaku
