آیا اصل کارکرد و ساخت باتری های لیتیوم پلیمری را می دانید؟

باتری لیتیوم پلیمری رایج ترین فناوری باتری است که ما روزانه از آن استفاده می کنیم. اما آیا اصول کار و ساخت باتری های لیتیوم پلیمری را می دانید؟

اصل عملکرد و ساخت باتری های لیتیوم پلیمری با باتری های لیتیوم یونی یکسان است. این باتری‌ها بر اساس اصل جداسازی و ادغام یون‌های لیتیوم از مواد الکترود مثبت به مواد الکترود منفی کار می‌کنند. اجازه دهید ابتدا فرآیند تولید باتری لیتیوم پلیمری را بررسی کنیم.

سلول های ساندویچ مانند (شکل 2) از یک الکترود گرافیتی (منفی)، یک الکترود اکسید فلزی لیتیوم (مثبت) و یک لایه جداکننده تشکیل شده است. اکسید فلز لیتیوم بر پایه ترکیبات اکسید منگنز، نیکل یا کبالت یا مخلوطی از آنها است.

در سلول های خاصی با سطح ولتاژ پایین تر، فسفات آهن به عنوان جایگزین به شکل سلول های فسفات آهن Li-Iron استفاده می شود. این ترکیب بر خواص باتری تأثیر می گذارد و بسته به سازنده و درجه کیفیت متفاوت است.

شکل 2. ساخت پایه سلول های Li-ion. نمودار: © University of Siegen

معیارهای مهمی که باتری های لیتیوم پلیمری را از سایر انواع سلول متمایز می کند:

سلول های oLi-ion دارای یک محفظه ثابت از فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم هستند. محفظه معمولاً به شکل استوانه ای است («سلول های گرد»). با این حال، اشکال مستطیلی نیز موجود است.

معایب: هزینه ابزار نسبتاً بالا برای ساخت مسکن. ابعاد محدود

مزایا: محفظه محکم و از نظر مکانیکی قوی، آسیب رساندن به باتری را دشوار می کند. فرآیند جوشکاری لیزری سلول ها را مهر و موم می کند.

سلول‌های لیتیوم پلیمری، که به سلول‌های نرم یا کیسه‌ای نیز معروف هستند، دارای یک محفظه نازک و تا حدودی «نرم» هستند - مانند یک کیسه - که از فویل آلومینیومی عمیق ساخته شده است. محفظه‌های عمدتا منشوری را می‌توان راحت‌تر و ارزان‌تر از موارد سخت سلول‌های Li-ion تولید کرد. اجزای دیگر، در فویل های لایه نازک ویفری (< 100 میکرومتر) نیز می توانند با هزینه نسبتا کم به صورت انبوه تولید شوند.

سلول ها سبک، نازک هستند و می توانند در طیف وسیعی از اشکال و اندازه ها ساخته شوند. هر دو فرمت بزرگ و ارتفاع کمتر از 1 میلی متر قابل دستیابی هستند. با این حال، سلول ها نیاز به جابجایی مکانیکی دقیق دارند.

فویل محفظه از دو طرف با پلاستیک پوشانده شده است. داخل: پلی اولفین ها، مقاوم در برابر اجزای سلولی. بیرون: پلی آمید، مقاوم در برابر محیط بیرونی. این لمینت ضد آب جوش داده شده است و سلول را شامل کاتد، آند و جداکننده احاطه می کند.

اجرای دفلکتور در محوطه تراس یک نقطه بحرانی بود. یک فویل اضافی که به منحرف کننده جوش داده می شود، آب بندی را در این ناحیه از جوش "محل" افزایش می دهد.

مجموعه الکترود: در باتری های لیتیوم پلیمری، مجموعه الکترود شامل یک ماده مبتنی بر کربن (گرافیت + مواد افزودنی) است که بر روی یک بستر فلزی چسبانده شده است. کاتد متشکل از اکسیدهای کبالت سه بعدی و لیتیه دار یا اکسیدهای مخلوط نیکل / منگنز / کبالت (NMC) است که بر روی یک بستر فلزی چسبانده شده است. بر روی هر دو الکترود دفلکتور وجود دارد. آنها به همراه جداکننده که معمولاً یک پلی اولفین سه لایه است، به دور هسته پیچیده می شوند. هسته به طور کلی از یک پین صاف برای ایجاد سیم پیچ مستطیلی تشکیل شده است. سیم پیچ در پایین فویل کیسه ای قرار می گیرد که تا حدودی تا شده و روی سیم پیچ قرار گرفته است. مهر و موم با جوش دادن فویل ایجاد می شود.

o طراحی: یک مزیت، دامنه تقریباً نامحدود اندازه ها و فرمت ها به دلیل عدم وجود محفظه فولادی سفت و سخت و ساختار فشرده است. به طور خاص، امکان طراحی سلول های بسیار مسطح، فناوری باتری لیتیوم پلیمری را متمایز می کند. چنین باتری هایی می توانند نازک تر از 1 میلی متر باشند.

این منجر به آزادی طراحی قابل توجهی برای محصول نهایی می شود. ابعاد فردی را می توان حتی برای اندازه های دسته کوچک در نظر گرفت، در حالی که از فضای در نظر گرفته شده برای باتری می توان با پتانسیل کامل آن استفاده کرد.

o چگالی انرژی: چگالی انرژی این سلول ها بیشتر از انواع دیگر است. سلول های لیتیوم پلیمری نسبت به وزن کلی خود چگالی انرژی کمی بالاتر از سلول های لیتیوم یونی دارند. مانند باتری های لیتیوم یونی، آنها را می توان به راحتی به صورت موازی متصل کرد تا ظرفیت های بالاتری را ایجاد کند.

o خود تخلیه: مزیت دیگر سلول های LiPo میزان نسبتا پایین خود تخلیه آن ها است.

با این وجود، آنها باید از شارژ بیش از حد، تخلیه عمیق و دمای شدید محافظت شوند.

o تایید: گسترش سلول های لیتیوم پلیمری در بازار موید مزایا و مقبولیت این فناوری است. بسیاری از سلول های موجود در بازار دارای گواهینامه هستند. قبل از استفاده از یک سلول خاص، باید بررسی شود که آیا دارای تاییدیه است و آیا سازنده ابزارهای مورد نیاز برای تولید را دارد یا خیر.

VTC Power Co.,ltd، باتری لیتیوم پلیمری، باتری لیتیوم پلیمری، سلول باتری لیتیوم پلیمری، سلول های لیتیوم یونی، باتری های لیتیوم پلیمری، باتری لیتیومی سفارشی