پس از تکامل پیشرفت خوب صنعت با پیدا کردن ویژگی های خوب در باتری AA یکی دیگر از نسل باتری ها نیاز به تکامل داشت. منظور باتری های لیتیومی است.

یکی دیگر از محصولات جذاب از خانواده باتری های لیتیومی بارتی لیتیوم – پلیمر است که نسبت به برادر یونی خود کمتر شناخته شده است.

در این مقاله قصد داریم همه چیز را در مورد این باتری

میتوان گفت به نوعی شروع تولید و استفاده از باتری های  لیتیوم-پلیمر (LiPo) به تحقیقات گسترده در دهه ۸۰ میلادی بر روی لیتیوم – یون و لیتیوم – فلز بر میگردد.

این تحقیقات منجر به دستاورد مهمی در این زمینه با تولید اولین باتری های  لیتیوم- یون در سال ۱۹۹۱ شد.

پس‌ازآن سایر شکل‌های ساختاری و بسته‌بندی شامل قالب کیسه‌ای با نام لیتیوم- پلیمر نیز معرفی شدند.

 طراحی و ویژگی ساختاری

نوعی باتری لیتیوم پلمر – روندا برند خوب در باتری AA

ایده اصلی  طراحی سلول‌های لیتیوم-پلیمر به باتری‌های لیتیوم-یون و لیتیوم- فلز برمی‌گردد.

تفاوت اصلی سلول‌های لیتیوم- پلیمر این است که به‌جای استفاده از الکترولیت لیتیوم – نمک (مانند LiPF) که در حلال ارگانیک مانند (EC/DMC/DEC) نگه‌داری می‌شود.

در این باتری‌ها از الکترولیت پلیمر جامد (SPE) مانند اکسید پلی‌اتیلن (PEO)، پلی آکریلونایتریل (PAN)، پلی متیل متاکریلات (PMMA) یا پلی وینیلیدین فلوراید (PVdF) استفاده‌شده است.

الکترولیت‌های جامد را در سه دسته می‌توان طبقه‌بندی کرد: SPE خشک، SPE ژله‌ای و SPE متخلخل. SPE

نوع خشک : در اولین باتری‌های ساخته‌ شده از این نوع در سال ۱۹۷۸ توسط میشل آرماند  در دانشگاه دومین  و شرکت‌های ANVAR و Aquitaine Elf فرانسه و شرکت Hydro Quebec کانادا مورداستفاده واقع شد.

با شروع دهه ۹۰ میلادی چند شرکت مانند Mead و Valence در ایالات‌متحده و GS Yuasa در ژاپن باتری‌هایی با SPE ژله‌ای تولید کردند که پیسرفت بسیار قابل توجهی به حساب می آمد.

در سال ۱۹۹۶، شرکت Bellcore در ایالات‌متحده باتری لیتیوم پلیمری قابل شارژ با SPE متخلخل را تولید و وارد بازار جهانی کرد.

جالب است بدانید یک سلول معمولی لیتیوم پلیمر شامل سه جزء اصلی است: الکترود مثبت، الکترود منفی، جداکننده و الکترولیت.

همچنین جداکننده نیز می‌تواند پلیمری به شکل لایه‌نازک متخلخل پلی‌اتیلن (PE) یا پلی‌پروپیلن (PP) باشد؛ بنابراین حتی زمانی که سلول الکترولیت مایع دارد، هنوز بخشی از آن یک پلیمر محسوب می‌شود.

علاوه بر این، الکترود مثبت شامل سه بخش لیتیوم-اکسید فلز واسطه (مانند LiCoO2 یا LiMn2O4)، یک ماده افزودنی رسانا و یک اتصال‌ دهنده پلیمری از جنس پلی وینیلیدین فلوراید (PVdF) است.

الکترود منفی نیز می‌تواند ساختاری مشابه با الکترود مثبت و شامل سه بخش باشد، با این تفاوت که کربن جایگزین اکسید فلز واسطه شده‌ است.

کارکرد باتری لیتیوم – پلیمر

نوعی باتری لیتیوم پلمر – روندا برند خوب در باتری AA

مانند باتری های لیتیوم-یون، سلول‌های لیتیوم- پلیمر بر مبنای افزودن و کاستن (intercalation و de-intercalation) یون‌های لیتیوم از ماده سازنده الکترود مثبت و الکترود منفی کار می‌کنند .

و مایع الکترولیت وظیفه رسانایی را در باتری لیتیوم -پلیمر به عهده دارد.

برای جلوگیری از تماس مستقیم بین الکترودها، یک جداکننده ریز متخلخل بین آن‌ها قرار داده‌شده .

که تنها به یون‌ها اجازه عبور می‌دهد و ذرات سازنده الکترودها نمی‌توانند به سمت دیگر بروند.

میزان شارژ

نوعی باتری لیتیوم پلمر – روندا برند خوب در باتری AA

میزان ولتاژ یک باتری لیتیوم پلیمر کاملا  بستگی به ساختار شیمیایی آن دارد.

و برای باتری‌های لیتیوم- فلز-اکسید (مانند LiCoO2) بین ۲٫۷ تا ۳ ولت (تخلیه‌شده) تا ۴٫۲ ولت (کاملاً شارژ شده) است.

و این مقدار برای باتری‌های لیتیوم-آهن- فسفر (LiFePO4) بین ۱٫۸ تا ۲ ولت (تخلیه‌شده) و ۳٫۶ تا ۳٫۸ (شارژ شده) است.

میزان دقیق ولتاژ باید در برگه مشخصات فنی محصول مشخص شود و باید به این موضوع توجه کرد که باتری ها باید توسط یک مدار الکترونیک از شارژ بیش‌ازحد یا تخلیه بیش‌ازحد مصون بمانند.

برای مجموعه باتری های لیتیوم- پلیمر که به شکل سری به هم متصل شده‌اند، یک شارژکننده اختصاصی می‌تواند بر میزان شارژ هر سلول نظارت کرده و تمامی سلول‌ها را به سطح یکسانی از شارژ برساند (SOC).

اعمال فشار بر روی دیواره باتری های لیتیوم- پلیمر میتواند به صدمه به ظرفیت باتری منجر شود.

برخلاف سلول‌های لیتیوم- یون استوانه‌ای و منشوری که در یک قاب صلب فلزی قرار دارند، سلول‌های لیتیوم – پلیمر دارای قاب انعطاف‌پذیر فویل (ورقه پلیمری) است و در نتیجه این سلول‌ها انعطاف‌پذیری بیشتری دارند. این سلول‌ها تقریباً ۲۰% سبک‌تر از سلول‌های استوانه‌ای معادلشان با ظرفیت یکسان هستند.

وزن بسیار کم این باتری ها  برای استفاده هایی که نیاز به حداقل وزن دارد، مانند انواع ریموت های از راه دور، یک مزیت به‌شمار می‌رود.

بااین‌حال ثابت‌شده است که وارد شدن یک فشار متوسط بر لایه‌های ابیرونی این باتری ها می‌تواند باعث کاهش پایداری ظرفیت آن‌ها شود.

این کاهش به علت بیشینه شدن تماس بین اجزا و جلوگیری از جدا شدن ورقه‌ها و تغییر شکل آن‌ها رخ می‌دهد که در نهایت باعث افزایش امپدانس سلول و خرابی تدریجی آن خواهد شد.