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리튬 폴리머 배터리의 특징 및 작동 규칙

리튬 폴리머 배터리는 리튬 이온 배터리의 수정된 버전입니다. 주요 차이점은 전해질 역할을 하는 고분자 재료의 사용에 있습니다. 리튬 화합물이 포함된 전도성 개재물이 이 폴리머에 추가됩니다. 이러한 배터리는 최근 몇 년 동안 활발히 개발되어 휴대폰, 태블릿, 랩톱, 무선 조종 모델 및 기타 장비에 사용됩니다. 리튬 배터리는 높은 방전 전류를 전달할 수 없지만 일부 특수 유형의 폴리머 배터리는 용량보다 훨씬 더 많은 전류를 전달할 수 있습니다. 왜냐하면 리튬 폴리머 배터리시장에 빠르게 확산되고 있으므로 해당 장치, 작동 규칙 및 취급 시 안전 예방 조치에 대한 아이디어가 필요합니다. 이것은 오늘의 자료에서 논의될 것입니다.

액체 유기전해질을 고분자 전해질로 대체할 경우 배터리 동작의 안전성을 높일 수 있다는 장점이 있다. 이것은 리튬 유형 배터리에 매우 중요합니다. 처음부터 그들을 억제한 것은 안전한 상업적 사용이었습니다. 또한 고분자 전해질은 배터리의 모양을 선택할 때 훨씬 더 많은 자유를 줍니다.

Li─Pol 배터리 장치는 전해질 이온이 도입될 때 다수의 폴리머가 반도체 상태로 전이되는 과정을 기반으로 합니다. 이 경우 전도도가 여러 번 증가합니다. 연구원들은 주로 리튬 금속 및 Li-Ion 모델 배터리용 고분자 전해질 선택에 참여했습니다. 이론적으로 리튬 이온 배터리에 비해 폴리머 배터리의 에너지 밀도를 몇 배까지 높일 수 있습니다. 현재까지 전해질 구성이 다른 여러 그룹의 Li─Pol 배터리가 있습니다.

• 젤과 같은 균질한 전해질로. 폴리머 구조에 리튬염을 도입한 결과 얻어진다.
• 건식 고분자 전해질 포함. 이 유형은 다양한 리튬 염과 함께 폴리에틸렌 산화물을 기본으로합니다.
• 리튬염의 비수용액이 흡착된 미세다공성 고분자 매트릭스 형태의 전해질.

폴리머와 액체 전해질을 비교하면 전자의 낮은 이온 전도도에 주목할 가치가 있습니다. 저온에서는 현저히 감소합니다. 그래서 한 가지 문제는 전도성이 높은 전해질 조성을 찾는 것이었다. 그리고 두 번째 중요한 과제는 폴리머 배터리의 작동 온도 범위를 확장하는 것이었습니다. 현대 기술에 사용되는 리튬 폴리머 배터리 모델은 특성면에서 리튬 이온보다 열등하지 않습니다.

폴리머 배터리에는 액체 전해질이 없기 때문에 작동 안전성이 훨씬 높습니다. 또한 거의 모든 모양과 구성으로 수행할 수 있습니다.

캔 자체가있는 일부 모델의 용기는 금속 화 된 폴리머로 만들어집니다. 고분자 전해질의 결정화로 인해 이러한 배터리의 매개변수는 저온에서 크게 감소합니다.

금속 양극이 있는 폴리머 배터리가 개발되고 있습니다. 과학자들은 높은 전류 밀도와 작동 온도 범위의 상당한 확장을 달성했습니다. 이러한 유형의 배터리는 다양한 용도로도 사용할 수 있습니다. 휴대용 전자 제품및 가전 제품. 많은 선두 기업들이 이미 그러한 배터리를 생산하고 있습니다.

또한 제조업체마다 전극 재료, 전해질 구성 및 조립 기술 자체가 다를 수 있습니다. 이러한 이유로 이러한 배터리의 매개변수는 매우 다릅니다. 그러나 모든 제조업체는 Li─Pol의 안정성이 고분자 전해질의 균질성에 크게 영향을 받는다는 데 동의합니다. 그리고 중합 온도와 성분 비율에 따라 다릅니다.

이제 폴리머 전지가 이온 전지에 비해 안전성이 높다는 것을 증명하는 실험이 이미 많이 있습니다. 이것은 과충전, 가속 방전, 진동, 압축, 단락, 리튬 폴리머 배터리의 펑크에 적용됩니다. 따라서 이러한 유형의 배터리는 최고의 개발 전망을 가지고 있습니다. 다음은 Li─Pol 배터리의 안전한 작동을 위한 테스트 결과입니다.

두께가 1mm인 리튬 폴리머 배터리의 예가 있습니다. 이 모델은 디자이너가 모바일 기기매우 컴팩트한 장비를 만듭니다. 이것은 다운사이징의 새로운 가능성을 열어줍니다. 전자 기기. Li-Pol 배터리의 내부 저항을 줄이기 위해 젤 전해질이 추가됩니다. 휴대폰에 사용되는 배터리는 이러한 전해질을 사용합니다. 폴리머 및 이온 배터리의 기능을 결합합니다.

Li─Ion과 Li─Pol 배터리의 차이점은 무엇입니까? 그들은 그들 자신의 방식으로 관련되고 가깝습니다. 전기적 특성. 그러나 폴리머 모델은 고체 전해질을 사용합니다. 겔 성분이 전해질에 도입되어 배터리의 내부 저항을 줄이고 이온 교환 과정을 자극합니다.

에너지 강도 측면에서 리튬 폴리머 배터리는 비에너지 강도가 4~5배, 3~4배 높습니다. 이 두 유형 모두 에 속합니다. 기본적으로 리튬 배터리가 모바일 전자 제품의 알카라인 배터리를 대체했기 때문에 비교가 이루어집니다.

Li─Pol 배터리의 자원은 500~600회 충방전 사이클(방전 전류 2C)입니다. 이 지표에 따르면 카드뮴(1,000회)으로 지고 금속 수소화물에 대략 해당합니다. 생산 기술과 디자인은 지속적으로 개선되고 있으며 앞으로는 아마도 특성이 개선될 것입니다. 1-2년 안에 폴리머 배터리가 용량의 약 20%를 잃는다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 이 매개변수에 따르면 이온 배터리에 해당합니다.

상업용 폴리머 배터리에는 두 가지 주요 범주가 있습니다. 이것은 정상적이고 빠른 방전입니다. 후자는 종종 Hi 방전이라고 합니다. 이 그룹의 차이는 최대 허용 방전 전류에 있습니다. 절대값 또는 공칭 용량의 배수로 지정할 수 있습니다.

예를 들어 3S. 기존 배터리의 경우 최대 전류 3-5C 이하의 방전. 급속 방전 모델은 최대 방전 전류가 8─10C입니다. 급속 방전 배터리의 질량은 표준 모델보다 약 20% 높습니다. 이러한 배터리의 표시에는 HC 또는 HD 기호가 포함되어 있습니다.

KKM2500은 2500mAh 일반 모델을 나타내고 KKM2000HD는 2000mAh 급속 방전 배터리를 나타냅니다. 급속 방전 모델은 가전 제품 및 가전 제품에 사용되지 않습니다. 휴대폰 및 태블릿의 배터리는 높은 방전 전류를 견딜 수 없으므로 이러한 작동 모드에 대한 보호 장치가 장착되어 있습니다.

리튬-폴리머 배터리의 응용 분야는 개발 과정에서 설정한 과제에서 비롯됩니다. 이것은 장치의 작동 시간이 증가하고 무게가 감소합니다. 표준 Li─Pol 모델은 전류 소비가 낮은 다양한 전자 장치에서 작동합니다. 바로 노트북, 스마트폰, 전자책, 정제.

빠른 방전을 제공하는 모델을 "전력"이라고도 합니다. 높은 전류 소비가 필요한 장치에 사용됩니다. "전원" 배터리의 가장 잘 알려진 범위는 무선 조종 모델입니다. 이 시장은 폴리머 배터리 제조업체에게 가장 매력적입니다. 방전 전류(최대 50C)가 매우 높은 장치 작동 분야에서 리튬 폴리머 배터리는 알카라인 배터리에 밀리게 됩니다. 아마도 미래에는 리튬 모델이 이러한 한계를 극복할 것입니다. 가격면에서 그들은 니켈-금속 수소화물에 대략 해당합니다.

리튬 폴리머 배터리의 작동

보안

일반적으로 리튬계열 전지, 특히 폴리머 전지는 동작 시 다소 섬세한 취급이 요구된다. Li─Pol 배터리를 사용할 때 기억해야 할 사항:

• 과도한 배터리 충전은 유해합니다(배터리 셀당 4.2볼트 이상).
• 단락이 허용되어서는 안 됩니다.
• 배터리를 섭씨 60도 이상 가열하는 전류로 방전하는 것은 허용되지 않습니다.
• 배터리를 감압하는 것은 불가능합니다.
• 배터리를 3볼트 이하로 방전하지 마십시오.
• 60도 이상의 가열은 허용되지 않습니다.
• 방전된 보관은 허용되지 않습니다.

이러한 규칙을 준수하지 않으면 최악의 경우 화재가 발생할 수 있으며 기껏해야 용량이 크게 손실될 수 있습니다.

이와 관련하여 리튬 폴리머 배터리의 안전한 사용을 위한 몇 가지 권장 사항이 있습니다. 먼저 고품질 충전기를 구입하고 올바른 설정을 지정해야 합니다. 또한 허용하지 않는 커넥터를 사용하는 것이 좋습니다. 단락. 장치에서 소비하는 전류를 제어해야 합니다.

온도 체제를 관찰하고 폴리머 배터리의 과열을 방지해야 한다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 이것은 모든 리튬 배터리의 약점입니다. 배터리가 70도까지 가열되면 자발적인 반응이 시작되어 에너지가 열로 바뀝니다. 결과적으로 발화, 때로는 폭발. 배터리의 전압을 제어할 수 있다면 방전이 끝날 때 특히 주의 깊게 모니터링해야 합니다.

리튬 배터리가 고장나는 또 다른 이유는 감압입니다. 어떠한 경우에도 공기가 폴리머 배터리 내부로 들어가지 않아야 합니다. 처음에는 케이스가 밀봉되어 있어 충격, 낙하를 하지 않아야 합니다. 리드를 납땜하는 경우 이 작업을 매우 신중하게 수행해야 합니다.

폴리머 배터리를 보관하기 전에 반쯤 충전하는 것이 좋습니다. 배터리를 직사광선을 피해 서늘한 곳에 보관하십시오. 모든 충전식 배터리와 마찬가지로 리튬 폴리머 배터리는 자체 방전이 있지만 납 또는 알카라인보다 적습니다.

최고의 현대 소형 갈바닉 소스전원 - 리튬 화합물을 활성 구성 요소로 사용하는 요소입니다. 이 물질은 실제 사용 가능한 모든 금속 중에서 가장 작은 질량을 가지므로 가장 높은 전기화학적 전위를 갖습니다. 이를 통해 제조된 배터리의 단위 중량당 가장 높은 전류 밀도를 얻을 수 있습니다.

유지

기술 기능

리튬 전극을 사용하는 기술과 전해질 조성에 이 금속을 포함하는 기술을 사용하여 만든 배터리는 우수한 기술적 매개변수, 고용량, 높은 작동 전류, 내구성 및 소형을 갖추고 있습니다.

이러한 배터리의 가장 일반적인 유형 중 하나는 리튬 이온(Li Ion) 및 리튬 폴리머(Li Polymer) 제품입니다. 유사한 디자인 기능이 많이 있지만 성능에 영향을 미치는 몇 가지 차이점도 있습니다.

이러한 기술을 사용하여 배터리를 만든 기능과 차이점이 무엇인지 더 자세히 살펴 보겠습니다.

리튬 이온 배터리와 리튬 폴 배터리의 공통점은 무엇입니까?

고려 중인 두 가지 유형의 전원 공급 장치에는 다음과 같은 동일한 기능이 있습니다.

• 양극에 탄소 재료(일반적으로 흑연)를 포함하고 음극에 코발트, 바나듐 또는 망간 산화물을 포함하는 전극의 동일한 디자인;
• 리튬 염이 포함된 전해질로 분리된 전극의 상호 작용으로 인해 리튬 전지에 기전력을 발생시키는 유사한 화학 반응;
• 3.7볼트와 동일한 공칭 전압;
• 2-3년의 동일한 유효 기간;
• 디자인의 유사성을 통해 동일한 것을 사용할 수 있습니다. 충전 장치두 가지 유형의 배터리 모두에 대해;
• 그들은 기억 효과가 없지만 강한 방전에 민감하고 과충전 (4.2 볼트 이상)시 위험하여 화재 또는 폭발을 일으킬 수 있습니다.
• 두 유형의 배터리는 손상되거나 강한 방전(2.7볼트 미만) 후에는 사용해서는 안 됩니다.

리튬 이온 배터리와 리튬 폴 배터리의 차이점

리튬 폴 배터리는 주로 전해질의 물리적 상태에서 리튬 이온 배터리와 다릅니다.

첫 번째 경우에는 고체 고분자 전해질 또는 겔상 전해질이 포함된 판을 사용하고 두 번째 경우에는 전극을 액체 활성 물질로 분리합니다.

완전히 건조한 전해질을 사용하면 활성이 감소하므로 배터리의 성능을 향상시키기 위해 겔 반액체 전해질이 포함됩니다.

전해질로 채워진 다공성 분리막 대신 고분자 전해질층을 사용하는 것은 기술적인 공정을 복잡하게 하고 비용을 더 많이 들게 하지만, 보다 편리하고 안전한 전원 공급을 가능하게 한다.

동시에 건조 폴리머를 사용하면 전해질의 활성이 감소하고 고온에서만 허용되는 전기적 매개변수를 제공합니다. 이와 관련하여 대부분의 현대식 리튬 폴리머 소스의 생산은 겔형 전해질의 개재물이 건조 폴리머 재료에 추가되는 하이브리드 기술을 사용합니다. 이것은 고성능을 유지하면서 이온 전기 전도도를 증가시킵니다.

리튬 이온 배터리가 리튬 폴리머 배터리보다 좋은 이유는 무엇입니까?

리튬 이온 전원 공급 장치는 리튬 폴리머에 비해 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 보다 활성인 액체 전해질을 사용하면 상온 및 저온에서 더 높은 에너지 밀도와 개선된 전류 전달 특성을 얻을 수 있습니다.
• 이러한 배터리의 생산은 리튬 폴리머 전지보다 저렴합니다.
• 그들은 서있다 많은 분량충전-방전 주기, 연장된 서비스 수명이 있습니다.

동시에 이러한 배터리 케이스 내부에 활성 전해질 액체를 사용하면 다음과 같은 여러 가지 단점이 있습니다.

• 전해질 누출을 방지하기 위해 더 밀폐되고 내구성있는 케이스를 사용할 필요가 있습니다.
• 배터리의 총 중량이 증가합니다.
• 사용의 다양성 감소;
• 리튬 이온 배터리는 더 폭발적이며 과충전을 두려워하며 특수 내장형 보호 장치를 사용해야 합니다.
• 그들은 최대 전압과 온도를 의무적으로 제어하기 위해 더 긴 충전이 필요합니다.
• 그들은 같은 크기에 대해 더 적은 용량을 가지고 있습니다.
• 액체 전해질의 높은 활성은 리튬 이온 배터리 모델의 더 빠른 노화를 유발하며, 이는 월별 총 용량의 약 0.1%를 잃습니다.

리튬 폴리머 배터리가 리튬 이온 배터리보다 좋은 이유는 무엇입니까?

Li po 전원 공급 장치에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

• 건식 또는 반건식 전해질을 사용하면 모든 모양과 크기의 소형 배터리를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유연하게 만들 수 있습니다.
• 동일한 성능의 리튬 이온 배터리에 비해 무게와 크기가 적습니다.
• 동일한 총 배터리 용량으로 더 높은(거의 2배) 용량;
• 더 나은 안전 및 과충전 위험 감소, 전해질 누출 위험 없음;
• 충전에 필요한 시간 단축;
• 마모가 적습니다.

리튬 폴리머 전원 공급 장치에는 다음과 같은 단점도 있습니다.

• 에너지 밀도가 감소하여 허용 가능한 방전 전류가 적고 최대 출력이 낮습니다.
• 그들은 제조 비용이 더 많이 듭니다.
• 그들은 더 적은 충전-방전 주기를 견딥니다.

리튬 이온 또는 리튬 폴리머를 선택하는 것이 더 낫습니다.

두 유형의 배터리 사이에는 큰 차이가 없으므로 하나 또는 다른 배터리를 선택하는 것이 가능합니다. 필요한 배터리 유형의 선택은 각각의 특정 경우에 따라 수행되어야 합니다.

휴대용 충전기는 현대인의 일상 생활에서 없어서는 안될 부분이 되었습니다. 배터리의 품질은 성능, 효율성 및 안전성의 주요 조건입니다. 충전기 제조업체는 리튬 이온 및 리튬 폴리머의 두 가지 유형의 배터리를 구성에 사용합니다. 다양한 유형의 기능에 익숙하지 않은 일반 소비자에게는 종종 하나 또는 다른 유형의 배터리를 선택하는 것이 문제가됩니다.

이 품종의 차이점은 무엇입니까? 선택하는 것이 더 정확합니다. 이러한 모든 질문에는 각 유형에 대한 자세한 지식이 필요합니다. 이 기사에서는 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리의 특징을 밝히고 기술적 특성, 충전 방법 및 수명에 대해 소개합니다.

리튬 이온 배터리와 리튬 폴리머 배터리의 차이점

에 따라 제조된 배터리 모델 다른 기술, 에너지 공급과 동일한 기능을 수행합니다. 각 유형의 설계 특징은 보고된 출력, 작동 내구성 및 폭발에 대한 보호 정도에 영향을 줍니다. 더 현대적이라고 말할 수는 없습니다.

배터리 유형이 오래된 것보다 낫습니다. 두 기술 모두 실용적인 장점과 단점이 있습니다. 모델 Li-pol 및 Li-ion은 작업 방식이 유사하지만 구성 및 기술 매개변수가 다릅니다.

리튬 폴리머 또는 리튬 이온 중 어느 것이 더 나은지 이해하기 위해 각 유형을 개별적으로 자세히 살펴보겠습니다. 배터리 유형을 비교하고 다음 지표를 기반으로 한 유형 또는 다른 유형의 방향으로 선택해야 합니다.

• 가격;
• 중량 대 용량 비율;
• 보안;
• 특정 목적을 위한 장치의 의도된 사용;
• 작동 온도.

두 가지 유형 중 하나를 선택할 때 범위와 재정적 가능성을 고려하십시오.

리튬 이온 배터리: 기능 및 사양

초기에는 망간과 코발트를 주원소(활성 전해질)로 사용하여 리튬 기반 모델을 생산했습니다. 최신 리튬 이온 배터리는 설계 변경을 거쳤습니다. 생산성은 사용된 물질이 아니라 요소가 블록에 배치되는 순서에 따라 다릅니다. 최신 리튬 이온 배터리의 구성 요소는 전극과 분리막입니다. 재료 - 알루미늄 및 구리(구리 양극 및 음극 베이스로 알루미늄 호일).

특수 집전체 단자는 양극과 음극 사이의 내부 연결을 제공하고 분리막 덩어리의 전해질 함침은 전하 유지에 유리한 환경을 만듭니다. 리튬 이온의 양전하는 화학 반응을 일으키고 결합을 형성하며 에너지 출력을 제공합니다. 리튬 이온 기반 전원 공급 장치의 작동 원리는 풀 사이즈 젤 배터리의 작동과 유사합니다.

리튬 폴리머 배터리

리튬 이온 모델은 많은 현대 작업에 대처하지 못하기 때문에 점차 폴리머 요소로 대체되기 시작했습니다. 리튬 이온 배터리에는 없었습니다. 높은 레벨보안 및 상당히 비쌉니다. 이러한 단점과 작동 문제를 제거하고 배터리를 보다 효율적으로 만들기 위해 개발자는 전해질을 변경하기로 결정했습니다. 다공성 분리막을 함침시키는 대신 고분자 전해질을 배터리 설계에 사용했습니다.

리튬 폴리머 셀의 두께는 1mm로 배터리 크기를 작게 만들 수 있습니다. 액체 전해질을 폴리머 필름으로 교체하면 배터리 발화의 높은 위험을 제거하고 안전하게 만들 수 있습니다. 아래 비교 표는 리튬 이온이 리튬 폴과 어떻게 다른지 시각적으로 확인하는 데 도움이 됩니다.

리튬 폴리머 배터리 장치의 설계는 액체 또는 젤 형태의 전해질의 존재를 완전히 제거합니다. 현대 자동차 전원 공급 장치의 작동 원리를 고려할 때 기술의 차이를 명확하게 상상할 수 있습니다. 안전상의 이유로 일상적인 관행에서 액체 전해질을 배제하게 되었습니다. 그러나 최근까지 자동차 배터리에는 함침 다공성 구조가 사용되었습니다.

폴리머-리튬 원소의 도입은 이미 고체 상태를 전제로 했습니다. 리튬 이온 배터리와의 특징적인 차이점은 활성 물질 판과 리튬의 접촉 작용 과정과 사이클링 중 덴드라이트 형성 방지입니다. 배터리 셀을 화재나 폭발로부터 보호하는 기능입니다.

수명

리튬 이온 배터리와 리튬 폴리머 배터리는 모두 노화가 진행됩니다. 그들은 약 900번의 완전 충전 주기를 제공하며 그 후에는 사용할 수 없게 됩니다. 장치 작동이 얼마나 활발했는지는 중요하지 않습니다. 배터리를 장기간 전혀 사용하지 않으면 여전히 수명이 단축됩니다.

이미 1년이 지나면 용량이 현저히 줄어들고 2~3년이 지나면 배터리가 완전히 고장났다고 할 수 있습니다. 이것은 리튬 배터리의 일반적인 단점이며 제조업체의 평판과 리뷰에 따라 더 튼튼한 모델을 선택할 가치가 있습니다. 특정 모델.

추가 보호

리튬 이온 배터리와 리튬 폴 배터리의 차이점에 대한 질문을 고려하면 내장 보호 시스템에주의를 기울여야합니다. 폴리머-리튬 기반 모델은 추가 내부 보호 기능을 사용해야 합니다. 그들은 요소의 과열로 인한 소진의 경우가 특징입니다. 이러한 결과는 다양한 작업 영역의 내부 스트레스로 인해 발생합니다.

무단 과충전, 부품 과열 및 소손으로부터 장치를 보호하기 위해 특수 안정화 시스템과 전류 제한 메커니즘이 설계에 사용됩니다. 이렇게 하면 리튬 폴리머 모델의 안전성이 향상되지만 보호 요소를 사용하여 배터리 비용이 크게 증가합니다.

설계의 일부는 겔 형성에서 전해 성분을 포함합니다. 복합 배터리는 많은 휴대용 장치에 사용됩니다. 온도 변화에 극도로 민감하며 작동 규칙을 엄격하게 준수해야 합니다. 폴리머 기반 배터리는 60-100도 범위의 가열 장치에 사용할 수 있습니다.

제조업체는 단열 특성이있는 하우징으로 내부를 묶습니다. 더운 기후에서 이러한 배터리를 사용하는 것이 편리합니다. 온도 체계가 작동 요구 사항을 충족하지 않는 조건에서는 폴리머 구성 요소가 있는 요소가 백업으로 사용됩니다.

배터리 충전의 특징

리튬 폴리머 배터리를 충전하려면 최소 3시간의 충전이 필요합니다. 이 경우 블록이 가열되지 않습니다. 채우기에는 두 단계가 있습니다. 첫 번째는 충전량이 70%에 도달할 때까지 유지되는 피크 모드가 설정될 때까지 진행됩니다. 정상 전압 모드에서 30%의 잔류 전하를 얻습니다. 충전은 엄격한 일정에 따라 수행되어야 하며 완전히 방전될 때까지 대기하고 장치 사용 500시간마다 절차를 수행해야 합니다. 이 모드는 일정한 충전량을 유지합니다.

전압 강하 및 간섭 없이 안정적인 작동 전원 공급 장치에만 배터리를 연결해야 합니다. 설명에 명시된 특성과 일치하는 적절한 충전기만 사용하십시오. 중요한 점: 충전 과정에서 모든 커넥터가 올바르게 연결되어야 하며 개방이 허용되지 않아야 합니다. Li-Pol 요소는 모든 종류의 과부하, 초과 전류 속도, 기계적 충격 및 저체온에 매우 민감합니다. 단단한 요소의 견고성을 모니터링해야 합니다.

리튬 이온 전지는 폴리머 전지와 거의 동일한 방식으로 충전되지만 안전성 측면에서 더 민감하고 덜 신뢰할 수 있습니다. 두 유형의 충전 시간은 거의 동일하지만 폴리머 요소는 전원 공급 장치의 품질에 "변덕"입니다.

더 나은 리튬 이온 배터리

리튬 이온 배터리는 소비자에게 더 친숙하며 다음과 같은 여러 가지 운영상의 이점이 있습니다.

• 가격은 리튬 폴리머 배터리보다 저렴합니다.
• 표준화 된 크기를 사용하면 모델을 선택할 때 실수를 할 수 없습니다.
• 광범위한 범위.

강력한 리튬 배터리는 단기간의 고전류 소비가 필요한 장치에 효과적으로 사용됩니다. 폴리머 기반 장치와 마찬가지로 온도 체계는 작동 중에 매우 중요합니다.

일반 사용자는 별 차이를 느끼지 못하지만 범위의 합리성 관점에서 이러한 유형의 배터리는 다음 장비의 충전기에 편리합니다.

• 배터리 도구(스크루드라이버, 톱, 그라인더);
• 노트북;
• 휴대 전화;
• 전기 자동차;
• 가정용 로봇;
• 휠체어.

최적의 충전 유형을 선택하기 전에 어떤 장치에 사용할 것인지 정확히 알아야 합니다. 이것은 여러 휴대용 장치를 한 번에 보편적으로 사용하고 서비스하려는 경우 특히 중요합니다.

리튬 폴리머 배터리는 무게와 온도가 중요한 요소에 합리적으로 사용됩니다. 그들은 서리를 "두려워"하며 휴대용 도구와 가제트에 매우 편리하지 않습니다. 따라서 주요 사용 영역은 다음과 같습니다.

• 쿼드로콥터;
• 장난감 총;
• 장난감;
• CCTV 카메라.

올바른 유형의 충전기를 선택할 때 범위, 비용 및 안전 수준에 주의하십시오. 다양한 제조업체의 제품에 대한 사용자 리뷰를 읽고 선택하십시오.

리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리

엔지니어링 사고는 끊임없이 진화하고 있습니다. 솔루션을 위한 새로운 기술의 개발을 필요로 하는 끊임없이 발생하는 문제에 의해 자극을 받습니다. 한 때 니켈-카드뮴(NiCd) 배터리는 니켈-금속 수소화물(NiMH)로 대체되었고, 현재는 리튬-이온(Li-ion) 배터리가 리튬-폴리머(Li-pol) 배터리를 대체하려고 합니다. NiMH 배터리는 NiCd를 어느 정도 대체해야 하지만 고전류, 저비용 및 장기간서비스, ​​완전한 교체를 제공할 수 없습니다. 그러나 리튬 배터리는 어떻습니까? 그들의 기능은 무엇이며 Li-pol 배터리는 Li-ion과 어떻게 다릅니까? 이 문제를 이해하려고 노력합시다.

일반적으로 우리 모두는 휴대 전화 또는 랩톱 컴퓨터를 구입할 때 내부에 어떤 종류의 배터리가 있고 이러한 장치가 일반적으로 어떻게 다른지에 대해 생각하지 않습니다. 그리고 나서야 특정 배터리의 소비자 품질에 실제로 직면하여 분석하고 선택하기 시작합니다. 바빠서 어떤 배터리가 최적인지에 대한 질문에 즉시 답변을 얻고 싶은 분들을 위해 휴대전화, 간단히 답변드리겠습니다 - 리튬이온. 추가 정보는 호기심을 위한 것입니다.

약간의 역사 왜곡으로 시작합시다.

리튬 배터리 생성에 대한 첫 번째 실험은 1912년에 시작되었지만 불과 60년 후인 70년대 초반에 가정용 기기에 처음 도입되었습니다. 그리고 강조합니다. 그것은 단지 배터리였습니다. 리튬 배터리(충전식 배터리)의 후속 개발 시도는 작동 안전성 확보와 관련된 문제로 인해 실패했습니다. 모든 금속 중 가장 가벼운 리튬은 가장 높은 전기화학적 전위를 가지며 가장 높은 에너지 밀도를 제공합니다. 리튬 금속 전극을 사용하는 배터리의 특징은 다음과 같습니다. 높은 전압, 우수한 용량. 그러나 80년대에 많은 연구 결과 리튬 전지의 주기적인 동작(충전-방전)은 리튬 전극의 변화로 이어져 열적 안정성이 저하되고 열적 위험이 있음이 밝혀졌다. 상태가 통제 불능 상태가 됩니다. 이런 일이 발생하면 전지의 온도가 리튬의 녹는점에 빠르게 접근하고 격렬한 반응이 시작되어 방출된 가스를 점화합니다. 예를 들어, 많은 수의 리튬 배터리가 휴대 전화 1991년에 일본에 인도된 이 제품은 몇 번의 폭발을 겪은 후 리콜되었습니다.

리튬의 고유한 불안정성으로 인해 연구자들은 리튬 이온 기반 비금속 리튬 배터리에 관심을 돌렸습니다. 에너지 밀도를 약간 낮추고 충전 및 방전 시 몇 가지 예방 조치를 취하여 더 안전한 소위 리튬 이온 배터리를 얻었습니다.

리튬이온 배터리의 에너지 밀도는 일반적으로 표준 NiCd의 2배이며, 향후에는 새로운 활물질의 사용으로 에너지 밀도를 더욱 높여 NiCd에 비해 3배 이상의 우위를 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 대용량 외에도 리튬 이온 배터리는 방전 시 NiCd와 유사하게 동작합니다(방전 특성의 모양은 유사하고 전압만 다름).

현재까지 많은 종류의 리튬 이온 배터리가 있으며 한 유형 또는 다른 유형의 장단점에 대해 오랫동안 이야기 할 수 있지만 다음으로 구별하십시오. 모습불가능한. 따라서 우리는 이러한 모든 유형의 장치에 특징적인 장점과 단점만을 주목하고 리튬 폴리머 배터리의 탄생으로 이어진 이유를 고려합니다.

주요 장점.

• 높은 에너지 밀도 및 결과적으로 니켈 기반 배터리와 비교하여 동일한 치수로 대용량입니다.
• 낮은 자체 방전.
• 설계를 단순화하는 단일 셀의 고전압(NiCd 및 NiMH의 경우 3.6V 대 1.2V) - 종종 배터리는 단 하나의 셀로 구성됩니다. 오늘날 많은 제조업체가 휴대폰에 이러한 단일 셀 배터리를 사용합니다(Nokia를 기억하십시오). 그러나 동일한 전력을 제공하려면 더 높은 전류를 공급해야 합니다. 그리고 이를 위해서는 소자의 낮은 내부 저항을 보장해야 합니다.
• 낮은 유지 비용(운영 비용)은 메모리 효과가 없기 때문에 용량을 복구하기 위해 주기적인 방전 주기가 필요합니다.

단점.

리튬 이온 배터리의 제조 기술은 지속적으로 향상되고 있습니다. 약 6개월마다 업데이트되며 새 배터리가 장기간 보관된 후 "동작"하는 방식을 이해하기 어렵습니다.

한마디로 리튬 이온 배터리는 작동의 안전성과 높은 비용을 보장하는 문제가 아니라면 모든 사람에게 좋을 것입니다. 이러한 문제를 해결하려는 시도는 리튬 폴리머(Li-pol 또는 Li-polymer) 배터리의 등장으로 이어졌습니다.

리튬 이온과의 주요 차이점은 이름에 반영되며 사용되는 전해질 유형에 있습니다. 처음에는 70년대에 플라스틱 필름과 유사하고 전류를 전도하지 않지만 이온(전기적으로 하전된 원자 또는 원자 그룹)의 교환을 허용하는 건식 고체 고분자 전해질이 사용되었습니다. 고분자 전해질은 실제로 전통적인 전해질 함침 다공성 분리기를 대체합니다.

이 디자인은 생산 공정을 단순화하고 더 안전하며 임의의 모양의 얇은 배터리를 생산할 수 있습니다. 또한 액체 또는 젤 전해질이 없으면 발화 가능성이 없습니다. 요소의 두께는 약 1mm이므로 장비 설계자는 옷 조각에 통합할 때까지 모양, 모양 및 크기를 자유롭게 선택할 수 있습니다.

그러나 불행히도 현재까지 건식 리튬 폴리머 배터리는 실온에서 전기 전도성이 충분하지 않습니다. 내부 저항이 너무 높아 최신 통신 및 전원 공급 장치에 필요한 전류량을 제공할 수 없습니다. 하드 드라이브휴대용 컴퓨터. 동시에 60°C 이상으로 가열하면 Li-polymer의 전기 전도도가 허용 가능한 수준으로 증가하지만 이는 대량 사용에 적합하지 않습니다.

연구원들은 실온에서 작동하는 건식 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 배터리를 계속 개발하고 있습니다. 이러한 배터리는 2005년까지 상용화될 것으로 예상됩니다. 그들은 안정적이고 1000번의 완전 충전-방전 주기를 허용하며 오늘날의 리튬 이온 배터리보다 더 높은 에너지 밀도를 갖습니다.

한편, 일부 유형의 리튬 폴리머 배터리는 현재 더운 기후에서 백업 전원 공급 장치로 사용되고 있습니다. 예를 들어, 일부 제조업체는 배터리에 적합한 온도를 유지하는 발열체를 특별히 설치합니다.

당신은 묻습니다: 어때요? 리튬 폴리머 배터리는 시장에서 강력하게 판매되고 있으며 제조업체는 전화와 컴퓨터로 완성하며 아직 상업적으로 사용할 준비가 되지 않았습니다. 모든 것이 매우 간단합니다. 이 경우 건조한 고체 전해질이 아닌 배터리에 대해 이야기하고 있습니다. 소형 리튬 폴리머 배터리의 전기 전도도를 높이기 위해 젤과 같은 전해질이 추가됩니다. 그리고 오늘날 휴대폰에 사용되는 대부분의 리튬 폴리머 배터리는 젤과 같은 전해질을 포함하고 있기 때문에 실제로 하이브리드입니다. 리튬 이온 폴리머라고 부르는 것이 더 정확할 것입니다. 그러나 대부분의 제조업체는 판촉 목적으로 단순히 리튬 폴리머 라벨을 붙입니다. 이러한 유형의 리튬 폴리머 배터리에 대해 살펴 보겠습니다. 이 순간그들은 가장 큰 관심사입니다.

그렇다면 젤 전해질을 추가한 리튬 이온 배터리와 리튬 폴리머 배터리의 차이점은 무엇입니까? 두 시스템의 특성과 효율은 대체로 비슷하지만 리튬이온 폴리머(이를 리튬이온 폴리머라고 부를 수 있음) 배터리의 독창성은 여전히 ​​다공성 분리막을 대체하는 고체 전해질을 사용한다는 사실에 있습니다. 겔 전해질은 이온 전도도를 증가시키기 위해서만 첨가됩니다.

기술적인 어려움과 생산 규모 확대의 지연으로 인해 리튬 이온 폴리머 배터리의 도입이 지연되었습니다. 일부 전문가에 따르면 이것은 리튬 이온 배터리의 개발 및 대량 생산에 많은 돈을 투자한 투자자들이 투자를 회수하려는 욕망에서 비롯된 것이라고 합니다. 따라서 그들은 리튬 이온의 대량 생산에서 폴리머 배터리가 리튬 이온 배터리보다 저렴하지만 신기술로의 전환을 서두르지 않습니다.

이제 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리 작동 기능에 대해 설명합니다.

그들의 주요 특성은 매우 유사합니다. 리튬 이온 배터리의 충전은 기사에 충분히 자세히 설명되어 있습니다. 또한 충전 단계를 설명하는 그래프(그림 1)와 이에 대한 간단한 설명만 제공합니다.

초기 충전 전류가 1C(숫자적으로 배터리 용량의 공칭 값과 동일)인 모든 리튬 이온 배터리의 충전 시간은 평균 3시간입니다. 완전 충전은 배터리 전압이 상한 임계값과 같을 때와 충전 전류가 초기 값의 대략 3%와 같은 수준으로 감소할 때 달성됩니다. 충전 중에는 배터리가 차갑게 유지됩니다. 그래프에서 알 수 있듯이 충전 프로세스는 두 단계로 구성됩니다. 첫 번째(1시간 이상)에서 전압은 상위 전압 임계값에 처음 도달할 때까지 1C의 거의 일정한 초기 충전 전류에서 증가합니다. 이 시점에서 배터리는 용량의 약 70%까지 충전됩니다. 두 번째 단계가 시작될 때 전압은 거의 일정하게 유지되고 전류는 3% 이상에 도달할 때까지 감소합니다. 그 후 충전이 완전히 중지됩니다.

배터리를 항상 충전된 상태로 유지하려면 500시간 또는 20일 후에 충전하는 것이 좋습니다. 일반적으로 배터리 단자의 전압이 4.05V로 감소하면 수행되고 4.2V에 도달하면 중지됩니다.

충전 시 온도 범위에 대한 몇 마디. 대부분의 리튬 이온 배터리는 5~45 °C의 온도에서 1C의 전류로 충전할 수 있습니다. 0 ~ 5 °C의 온도에서는 0.1C의 전류로 충전하는 것이 좋습니다. 영하의 온도에서 충전하는 것은 금지되어 있습니다. 충전을 위한 최적의 온도는 15 ~ 25 °C입니다.

리튬 폴리머 배터리의 충전 프로세스는 위에서 설명한 것과 거의 동일하므로 소비자는 두 가지 유형의 배터리 중 어떤 것을 손에 들고 있는지 알 필요가 없습니다. 그리고 그가 리튬 이온 배터리에 사용했던 모든 충전기는 리튬 폴리머에 적합합니다.

그리고 이제 퇴원 조건에 대해. 일반적으로 리튬 이온 배터리는 셀당 3.0V로 방전되지만 일부 제품은 2.5V의 하한선을 가지고 있습니다. 이것은 무엇을 의미 하는가? 전화를 켤 때 배터리의 전압이 점차 감소하고 3.0V에 도달하자마자 장치가 경고하고 꺼집니다. 그러나 이것이 배터리에서 에너지 소비를 중단했다는 의미는 아닙니다. 휴대전화의 전원 키를 눌렀을 때와 기타 기능을 감지하려면 에너지가 아무리 작더라도 필요합니다. 또한 자체 내부 제어 및 보호 회로에 의해 에너지가 소비되며 자체 방전은 작지만 여전히 리튬 기반 배터리의 경우 일반적입니다. 결과적으로 리튬 배터리를 재충전하지 않고 장기간 방치하면 배터리의 전압이 2.5V 아래로 떨어지게 되어 매우 나쁩니다. 이 경우 내부 제어 및 보호 회로가 비활성화될 수 있으며 일부 충전기는 이러한 배터리를 충전할 수 없습니다. 또한, 심방전은 배터리 자체의 내부 구조에 악영향을 미칩니다. 완전히 방전된 배터리는 0.1C의 전류로 첫 번째 단계에서 충전해야 합니다. 간단히 말해 배터리는 방전된 상태보다 충전된 상태를 좋아합니다.

방전 중 온도 조건에 대한 몇 마디(작동 중 읽기).

일반적으로 리튬 이온 배터리는 실온에서 가장 잘 작동합니다. 따뜻한 조건에서 작업하면 서비스 수명이 심각하게 단축됩니다. 예를 들어 납산 배터리는 30 °C 이상의 온도에서 최대 용량을 가지지만 이러한 조건에서 장기간 사용하면 배터리 수명이 단축됩니다. 마찬가지로, 리튬 이온은 고온에서 가장 잘 작동하므로 초기에는 노화로 인한 배터리 내부 저항의 증가를 상쇄합니다. 그러나 증가된 에너지 출력은 수명이 짧습니다. 온도 상승은 차례로 내부 저항의 추가 증가와 함께 노화 가속화에 기여하기 때문입니다.

예외는 현재 건식 고체 폴리머 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 배터리뿐입니다. 그들에게는 60 °C에서 100 °C 사이의 온도가 중요합니다. 그리고 그러한 배터리는 기후가 더운 곳에서 백업 소스 시장에서 틈새 시장을 차지했습니다. 그들은 외부 네트워크에서 전원을 공급받는 내장 가열 요소가 있는 단열 하우징에 배치됩니다. 백업용 리튬이온폴리머 배터리는 특히 온도 조절이 불가능한 분야에서 VRLA 배터리보다 용량과 내구성이 뛰어나다고 한다. 그러나 높은 가격이 여전히 걸림돌입니다.

저온에서는 모든 전기화학 시스템에서 배터리의 효율이 급격히 떨어집니다. NiMH, SLA 및 리튬 이온 배터리의 경우 -20 °C에서 작동이 중지되지만 NiCd는 -40 °C까지 계속 작동합니다. 다시 말하지만 우리는 광범위한 응용 분야의 배터리에 대해서만 이야기하고 있습니다.

배터리가 낮은 온도에서 작동할 수 있지만 이것이 이러한 조건에서도 충전될 수 있다는 것을 의미하지는 않는다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 매우 낮은 온도에서 대부분의 배터리의 충전 민감도는 극히 제한적이며 이러한 경우 충전 전류를 0.1C로 줄여야 합니다.

결론적으로, 액세서리 하위 포럼의 포럼에서 리튬 이온, 리튬 폴리머 및 기타 유형의 배터리와 관련된 질문을 하고 문제를 논의할 수 있음을 알려드립니다.

글을 작성할 때 소재를 사용했습니다. [ - 모바일 기기 및 노트북용 배터리. 배터리 분석기.