تعد بطارية Li-Polymer من أكثر تقنيات البطاريات شيوعًا التي نستخدمها كل يوم. ولكن هل تعرف مبدأ تشغيل وبناء بطاريات Li-polymer؟
يتطابق مبدأ تشغيل وبناء بطاريات Li-polymer مع بطاريات Li-ion. تعمل هذه البطاريات على مبدأ إزالة التداخل وإقحام أيونات الليثيوم من مواد القطب الموجب إلى مواد القطب السالب. دعونا نراجع عملية إنتاج بطارية ليثيوم بوليمر أولاً.
تتكون الخلايا الشبيهة بالشطيرة (الشكل 2) من قطب كهربائي من الجرافيت (سلبي)، وقطب كهربائي من أكسيد معدن الليثيوم (إيجابي)، وطبقة فاصلة. يعتمد أكسيد معدن الليثيوم على مركبات أكسيد المنغنيز أو النيكل أو الكوبالت أو خليط منها.
وفي بعض الخلايا ذات مستوى الجهد المنخفض، يتم استخدام فوسفات الحديد كبديل على شكل خلايا فوسفات الليثيوم الحديد. يؤثر التركيب على خصائص البطارية ويختلف حسب الشركة المصنعة ودرجة الجودة.
الشكل 2. البناء الأساسي لخلايا الليثيوم أيون. الرسم البياني: © جامعة سيغن
معايير هامة تميز بطاريات الليثيوم بوليمر عن أنواع الخلايا الأخرى:
تحتوي خلايا oLi-ion على غلاف ثابت من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم. عادة ما يكون الغلاف أسطواني الشكل ("خلايا مستديرة"). ومع ذلك، تتوفر الأشكال المستطيلة أيضًا.
العيوب: تكاليف الأدوات المرتفعة نسبياً لتصنيع المساكن؛ أبعاد مقيدة.
المزايا: هيكل متين وقوي ميكانيكيًا، مما يجعل من الصعب إتلاف البطارية. تعمل عملية اللحام بالليزر على إغلاق الخلايا.
تحتوي خلايا الليثيوم بوليمر، والمعروفة أيضًا بالخلايا الناعمة أو الخلايا الحقيبةية، على غلاف رقيق وناعم إلى حد ما - مثل الحقيبة - مصنوع من رقائق الألومنيوم المسحوبة بعمق. يمكن إنتاج الغلاف المنشوري في الغالب بسهولة أكبر وبتكلفة أقل من الحالات الصلبة لخلايا الليثيوم أيون. يمكن أيضًا إنتاج المكونات الأخرى، الموجودة في رقائق ذات طبقة رقيقة من الرقاقة (< 100 ميكرومتر) بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة نسبيًا.
الخلايا خفيفة الوزن ورقيقة ويمكن تصنيعها بمجموعة واسعة من الأشكال والأحجام. يمكن تحقيق كل من التنسيقات الكبيرة والارتفاعات التي تقل عن 1 مم. ومع ذلك، تتطلب الخلايا معالجة ميكانيكية دقيقة.
يتم تغليف رقائق الإسكان على كلا الجانبين بالبلاستيك. من الداخل: بولي أوليفينات مقاومة لمكونات الخلية. الخارج: مادة البولي أميد، مقاومة للبيئة الخارجية. هذه الصفائح المقاومة للماء ملحومة وتحيط بالخلية التي تشتمل على الكاثود والأنود والفاصل.
كان تنفيذ العاكس في منطقة الشرفة نقطة حرجة. تعمل الرقاقة الإضافية الملحومة بالعاكس على زيادة الختم في هذه المنطقة من لحام "المبيت".
o مجموعة القطب الكهربائي: في بطاريات الليثيوم بوليمر، تتكون مجموعة القطب الكهربائي من مادة كربونية (جرافيت + إضافات) ملصوقة على ركيزة معدنية. يتكون الكاثود من أكاسيد الكوبالت ثلاثية الأبعاد أو أكاسيد النيكل/المنغنيز/الكوبالت المختلطة (NMC)، والتي يتم لصقها أيضًا على ركيزة معدنية. توجد انحرافات على كلا القطبين الكهربائيين. يتم لفها حول القلب مع الفاصل، وهو عادة عبارة عن بولي أوليفين ثلاثي الطبقات. يتكون القلب عمومًا من دبوس مسطح من أجل إنشاء الملف المستطيل. يتم وضع اللف في الجزء السفلي من ورق الكيس، المطوي جزئيًا والموضع فوق اللف. يتم إنشاء الختم عن طريق لحام الرقاقة.
o التصميم: الميزة هي النطاق اللامحدود تقريبًا من الأحجام والأشكال بفضل عدم وجود غلاف فولاذي صلب والبنية المدمجة. وعلى وجه الخصوص، فإن إمكانية تصميم خلايا مسطحة للغاية تميز تكنولوجيا بطاريات الليثيوم بوليمر. يمكن أن تكون هذه البطاريات أرق من 1 مم.
وهذا يؤدي إلى حرية تصميم كبيرة للمنتج النهائي. ويمكن تحقيق الأبعاد الفردية حتى بالنسبة لأحجام الدفعات الصغيرة، في حين يمكن استخدام المساحة المخصصة للبطارية إلى أقصى إمكاناتها.
o كثافة الطاقة: كثافة الطاقة لهذه الخلايا أعلى من الأنواع الأخرى. بالنسبة لوزنها الإجمالي، تتمتع خلايا الليثيوم بوليمر بكثافة طاقة أعلى قليلاً من خلايا الليثيوم أيون. مثل بطاريات Li-ion، يمكن توصيلها بسهولة بالتوازي للسماح بسعات أعلى.
o التفريغ الذاتي: الميزة الأخرى لخلايا LiPo هي معدل التفريغ الذاتي المنخفض نسبيًا.
ومع ذلك، ينبغي حمايتها من الشحن الزائد والتفريغ العميق ودرجات الحرارة القصوى.
o الموافقة: إن انتشار خلايا الليثيوم بوليمر في الأسواق يؤكد مزايا هذه التقنية وقبولها. العديد من الخلايا الموجودة في السوق معتمدة. قبل استخدام خلية معينة، يجب التحقق مما إذا كانت حاصلة على موافقة وما إذا كانت الشركة المصنعة لديها الأدوات اللازمة للإنتاج
شركة في تي سي للطاقة المحدودة، بطارية ليثيوم بوليمر، بطارية ليثيوم بوليمر، خلية بطارية ليثيوم بوليمر، خلايا ليثيوم أيون، بطاريات ليثيوم بوليمر، بطارية ليثيوم مخصصة
