Sự khác biệt giữa pin lithium polymer và pin ion là gì? Sự khác biệt giữa pin lithium polymer và lithium ion là gì?

Tiến bộ kỹ thuật là một cỗ máy lăn không ngừng nghỉ! Nhiên liệu cho cỗ máy này ngày càng là vấn đề mới của thế giới hiện đại của chúng ta. Hãy nhớ rằng, cách đây không lâu, pin niken-cadmium (NiCd) đã được sử dụng và chúng đã được thay thế bằng hydrua kim loại niken (NiMH). Nhưng ngày nay, pin lithium-ion (Li-ion) đang cố gắng thay thế pin lithium-ion (Li-pol). Sự khác biệt giữa Li-pol và Li-ion là gì? Ưu điểm của lithium polymer so với pin lithium ion là gì? Hãy cố gắng tìm ra nó.

Khi mua điện thoại hay máy tính bảng, ít người đặt ra câu hỏi - bên trong là loại pin gì? Chỉ sau này, khi gặp phải vấn đề xả nhanh thiết bị, chúng ta mới bắt đầu xem xét chi tiết hơn về “bên trong” thiết bị của mình.

Pin lithium được biết đến vào năm 1912, khi những thí nghiệm đầu tiên bắt đầu, nhưng chúng không được sử dụng rộng rãi. Và chỉ trong những năm 70, sáu thập kỷ sau, những bộ phận sạc này mới chiếm được vị trí của chúng trong hầu hết các thiết bị gia dụng. Hãy nhấn mạnh rằng hiện tại chúng ta chỉ nói về pin chứ không phải pin sạc.

Lithium là kim loại nhẹ nhất, nó cũng cung cấp mật độ năng lượng cao nhất và có tiềm năng điện hóa đáng kể. Pin dựa trên các điện cực kim loại lithium, có dung lượng lớn và điện áp cao. Vào những năm 80, theo kết quả của nhiều nghiên cứu, hóa ra hoạt động theo chu kỳ của pin lithium (quá trình sạc/xả) dẫn đến việc đánh lửa bộ sạc và sau đó là chính các thiết bị đó. Vì vậy, vào năm 1991, hàng nghìn điện thoại đã bị thu hồi ở Nhật Bản do nguy cơ cháy nổ. Vì những đặc tính nguy hiểm này của lithium, các nhà khoa học đã chuyển mọi nỗ lực sang pin lithium phi kim loại dựa trên các ion lithium. Và sau một thời gian, một phiên bản sạc an toàn hơn đã được tạo ra, được gọi là lithium-ion (Li-ion).

Ngày nay, pin lithium-ion được tìm thấy ở hầu hết các thiết bị di động, nó có số lượng lớn về chủng loại, có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những nhược điểm mà chúng ta sẽ nói chi tiết hơn.

Ưu điểm của pin lithium-ion:

Mật độ năng lượng cao và kết quả là công suất cao

Tự xả thấp

Điện áp cao của một phần tử. Điều này giúp đơn giản hóa thiết kế - thường pin chỉ bao gồm một phần tử. Nhiều nhà sản xuất ngày nay chỉ sử dụng loại pin đơn như vậy trong điện thoại di động (hãy nhớ đến Nokia)

Chi phí bảo trì thấp (chi phí vận hành)

Không có hiệu ứng bộ nhớ yêu cầu chu kỳ xả định kỳ để khôi phục dung lượng.

Sai sót:

Pin yêu cầu một mạch bảo vệ tích hợp (điều này làm tăng thêm giá thành của nó) để hạn chế điện áp tối đa trên mỗi cell pin trong quá trình sạc và ngăn điện áp cell giảm quá thấp khi xả

Pin có thể bị lão hóa ngay cả khi không sử dụng và chỉ để trên kệ. Quá trình lão hóa là điển hình đối với hầu hết các loại pin Li-ion. Vì những lý do hiển nhiên, các nhà sản xuất im lặng về vấn đề này. Dung lượng giảm nhẹ sẽ trở nên đáng chú ý chỉ sau một năm, bất kể pin đã được sử dụng hay chưa. Sau hai hoặc ba năm nó thường trở nên không sử dụng được

Giá thành cao hơn so với pin NiCd.

Pin lithium-ion không ngừng được cải tiến, công nghệ ngày càng được cải tiến. Và loại pin này sẽ tốt cho tất cả mọi người nếu không có những vấn đề an toàn liên quan đến việc sử dụng nó và giá thành cao. Tất cả những lý do đó đã trở thành cơ sở cho sự ra đời pin lithium polymer (Li-pol hoặc Li-polymer). Rõ ràng nhất và cơ bản nhất sự khác biệt giữa Li-pol và Li-ion là loại chất điện phân được sử dụng. Việc sử dụng chất điện phân polymer rắn giúp giảm đáng kể chi phí tạo ra pin và giúp pin an toàn hơn, đồng thời cho phép bạn tạo ra các bộ sạc mỏng hơn. Tại sao pin lithium-polymer không thay thế hoàn toàn pin lithium-polymer trước đó? Một trong những phiên bản có thể được các chuyên gia bày tỏ là các nhà đầu tư đã đầu tư số tiền lớn vào việc phát triển và giới thiệu hàng loạt pin Li-ion đang cố gắng thu hồi vốn đầu tư.

Hãy tóm tắt. Nói chung, pin lithium polymer là phiên bản cao cấp hơn của pin lithium-ion. Phán xét cho chính mình:

Ưu điểm của pin Li-pol và Li-ion

Tóm lại, có thể nói rằng, nhờ công nghệ hiện đại, chúng ta có hai loại pin ngoài đáng tin cậy. Với sự phát triển của công nghệ di động, với sự ra đời của điện thoại thông minh, máy tính bảng và nhiều thiết bị kỹ thuật số khác, với việc tạo ra các ứng dụng tiêu tốn nhiều năng lượng, người dùng phải đối mặt với vấn đề “hết pin”. Tất nhiên, cả pin Li-ion và Li-Pol đều ngay lập tức được sử dụng trong bộ sạc ngoài.

Đây là giải pháp tuyệt vời cho cuộc sống hiện đại. Điều quan trọng nhất khi chọn sạc dự phòng là không gặp phải những kẻ lừa đảo (chúng tôi đã viết thêm về cách phân biệt hàng giả với hàng chính hãng , nhưng về cách hiểu chắc chắn 100% từ trang web của cửa hàng rằng họ sẽ bán cho bạn hàng giả -

Pin lithium-ion và lithium-polymer

Tư duy kỹ thuật không ngừng phát triển: nó được kích thích bởi các vấn đề liên tục nảy sinh đòi hỏi sự phát triển của các công nghệ mới để giải quyết. Trước đây, pin niken-cadmium (NiCd) đã được thay thế bằng pin niken-kim loại hydrua (NiMH), và hiện nay pin lithium-ion (Li-ion) đang cố gắng thay thế pin lithium-ion (Li-ion). Pin NiMH ở một mức độ nào đó đã được thay thế NiCd, nhưng do những ưu điểm không thể phủ nhận của loại pin này như khả năng cung cấp dòng điện cao, chi phí thấp và tuổi thọ lâu dài nên chúng không thể cung cấp sự thay thế hoàn toàn. Nhưng còn pin lithium thì sao? Tính năng của chúng là gì và pin Li-pol khác với Li-ion như thế nào? Chúng ta hãy cố gắng hiểu vấn đề này.

Theo quy luật, khi mua điện thoại di động hoặc máy tính xách tay, tất cả chúng ta đều không nghĩ đến loại pin bên trong là gì và nhìn chung các thiết bị này khác nhau như thế nào. Và chỉ sau đó, khi gặp phải trong thực tế những phẩm chất tiêu dùng của một số loại pin nhất định, chúng ta mới bắt đầu phân tích và lựa chọn. Đối với những người đang vội và muốn có câu trả lời ngay cho câu hỏi loại pin nào là tối ưu cho điện thoại di động, tôi sẽ trả lời ngắn gọn - Li-ion. Các thông tin sau đây là dành cho những người tò mò.

Đầu tiên, một chuyến tham quan ngắn vào lịch sử.

Các thí nghiệm đầu tiên về việc tạo ra pin lithium bắt đầu vào năm 1912, nhưng phải đến sáu thập kỷ sau, đầu những năm 70, chúng mới lần đầu tiên được đưa vào các thiết bị gia dụng. Hơn nữa, hãy để tôi nhấn mạnh, đây chỉ là pin. Những nỗ lực sau đó để phát triển pin lithium (pin sạc) đã thất bại do lo ngại về an toàn. Lithium, loại kim loại nhẹ nhất, có tiềm năng điện hóa lớn nhất và cung cấp mật độ năng lượng lớn nhất. Pin sử dụng điện cực kim loại lithium cung cấp cả điện áp cao và dung lượng tuyệt vời. Nhưng theo kết quả của nhiều nghiên cứu trong những năm 80, người ta phát hiện ra rằng hoạt động theo chu kỳ (sạc - xả) của pin lithium dẫn đến thay đổi điện cực lithium, do đó độ ổn định nhiệt giảm và có mối đe dọa về trạng thái nhiệt. vượt khỏi tầm kiểm soát. Khi điều này xảy ra, nhiệt độ của nguyên tố nhanh chóng đạt đến điểm nóng chảy của lithium - và một phản ứng dữ dội bắt đầu, đốt cháy khí thoát ra. Ví dụ, một số lượng lớn pin điện thoại di động lithium vận chuyển đến Nhật Bản vào năm 1991 đã bị thu hồi sau một số sự cố cháy nổ.

Do tính không ổn định vốn có của lithium, các nhà nghiên cứu đã chuyển sự chú ý sang pin lithium phi kim loại dựa trên các ion lithium. Mất đi một chút mật độ năng lượng và thực hiện một số biện pháp phòng ngừa khi sạc và xả, họ đã nhận được cái gọi là pin Li-ion an toàn hơn.

Mật độ năng lượng của pin Li-ion thường gấp đôi so với NiCd tiêu chuẩn và trong tương lai, nhờ sử dụng vật liệu hoạt tính mới, dự kiến nó sẽ còn tăng hơn nữa và đạt được tính ưu việt gấp ba lần so với NiCd. Ngoài công suất lớn, pin Li-ion hoạt động tương tự như NiCds khi phóng điện (đặc tính phóng điện của chúng có hình dạng giống nhau và chỉ khác nhau về điện áp).

Ngày nay có rất nhiều loại pin Li-ion, bạn có thể nói rất lâu về ưu nhược điểm của loại này hay loại khác, nhưng không thể phân biệt chúng bằng vẻ bề ngoài. Do đó, chúng tôi sẽ chỉ lưu ý những ưu điểm và nhược điểm đặc trưng của tất cả các loại thiết bị này và xem xét các lý do dẫn đến sự ra đời của pin lithium-polymer.

Ưu điểm chính.

Mật độ năng lượng cao và do đó có dung lượng lớn với cùng kích thước so với pin niken.
Tự xả thấp.
Điện áp cao trên mỗi ô (3,6 V so với 1,2 V đối với NiCd và NiMH), giúp đơn giản hóa thiết kế - thường pin chỉ bao gồm một ô. Nhiều nhà sản xuất ngày nay chỉ sử dụng loại pin đơn như vậy trong điện thoại di động (hãy nhớ đến Nokia). Tuy nhiên, để cung cấp cùng một nguồn điện thì phải cung cấp dòng điện cao hơn. Và điều này đòi hỏi phải đảm bảo điện trở trong của phần tử ở mức thấp.
Chi phí bảo trì (vận hành) thấp do không có hiệu ứng bộ nhớ, đòi hỏi chu kỳ xả điện định kỳ để khôi phục công suất.

Sai sót.

Công nghệ sản xuất pin Li-ion không ngừng được cải tiến. Nó được cập nhật khoảng sáu tháng một lần và rất khó để hiểu pin mới “hoạt động” như thế nào sau khi bảo quản lâu dài.

Nói một cách dễ hiểu, pin Li-ion sẽ tốt cho tất cả mọi người nếu nó không gặp vấn đề trong việc đảm bảo an toàn khi vận hành và giá thành cao. Nỗ lực giải quyết những vấn đề này đã dẫn đến sự xuất hiện của pin lithium-polymer (Li-pol hoặc Li-polymer).

Sự khác biệt chính của chúng so với Li-ion được thể hiện qua tên gọi và nằm ở loại chất điện phân được sử dụng. Ban đầu, vào những năm 70, người ta sử dụng chất điện phân polymer rắn khô, tương tự như màng nhựa và không dẫn điện nhưng cho phép trao đổi các ion (nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử tích điện). Chất điện phân polymer thay thế hiệu quả thiết bị phân tách xốp truyền thống được tẩm chất điện phân.

Thiết kế này giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất, an toàn hơn và cho phép sản xuất pin mỏng, dạng tự do. Ngoài ra, việc không có chất điện phân dạng lỏng hoặc gel sẽ loại bỏ khả năng bắt lửa. Độ dày của phần tử là khoảng một milimet, vì vậy các nhà phát triển thiết bị có thể tự do lựa chọn hình dạng, hình dạng và kích thước, thậm chí bao gồm cả việc thực hiện nó trong các mảnh quần áo.

Nhưng thật không may, cho đến nay, pin Li-polymer khô không đủ độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng. Điện trở trong của chúng quá cao và không thể cung cấp lượng dòng điện cần thiết cho truyền thông hiện đại và nguồn điện cho ổ cứng của máy tính xách tay. Đồng thời, khi được làm nóng đến nhiệt độ 60 °C trở lên, độ dẫn điện của Li-polymer tăng đến mức chấp nhận được, nhưng điều này không phù hợp để sử dụng với số lượng lớn.

Các nhà nghiên cứu đang tiếp tục phát triển pin Li-polymer với chất điện phân rắn khô hoạt động ở nhiệt độ phòng. Những loại pin như vậy dự kiến sẽ được thương mại hóa vào năm 2005. Chúng sẽ ổn định, cho phép thực hiện 1000 chu kỳ sạc-xả đầy đủ và có mật độ năng lượng cao hơn pin Li-ion ngày nay

Trong khi đó, một số loại pin Li-polymer hiện được sử dụng làm nguồn điện dự phòng ở vùng có khí hậu nóng. Ví dụ, một số nhà sản xuất đặc biệt lắp đặt các bộ phận làm nóng để duy trì nhiệt độ thuận lợi cho pin.

Bạn có thể hỏi: làm sao điều này có thể xảy ra được? Pin Li-polymer được bán rộng rãi trên thị trường, các nhà sản xuất trang bị cho điện thoại và máy tính, nhưng ở đây chúng tôi muốn nói rằng chúng vẫn chưa sẵn sàng để sử dụng thương mại. Mọi thứ đều rất đơn giản. Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về pin không có chất điện phân rắn khô. Để tăng độ dẫn điện của pin Li-polymer nhỏ, một lượng chất điện phân dạng gel nhất định được thêm vào chúng. Và hầu hết pin Li-polymer được sử dụng cho điện thoại di động ngày nay thực chất là loại pin lai vì chúng chứa chất điện phân dạng gel. Sẽ đúng hơn nếu gọi chúng là polymer lithium-ion. Nhưng hầu hết các nhà sản xuất chỉ dán nhãn chúng là Li-polymer cho mục đích quảng cáo. Chúng ta hãy tìm hiểu chi tiết hơn về loại pin lithium-polymer này, vì hiện tại chúng đang được quan tâm nhiều nhất.

Vậy, sự khác biệt giữa pin Li-ion và pin Li-polymer có thêm chất điện phân dạng gel là gì? Mặc dù đặc điểm và hiệu quả của cả hai hệ thống phần lớn tương tự nhau, nhưng điểm độc đáo của pin Li-ion polymer (bạn có thể gọi như vậy) là nó vẫn sử dụng chất điện phân rắn, thay thế cho bộ phân tách xốp. Chất điện phân gel chỉ được thêm vào để tăng độ dẫn ion.

Những khó khăn về kỹ thuật và sự chậm trễ trong việc tăng cường sản xuất đã làm trì hoãn việc giới thiệu pin polymer Li-ion. Theo một số chuyên gia, điều này là do mong muốn của các nhà đầu tư đã đầu tư rất nhiều tiền vào việc phát triển và sản xuất hàng loạt pin Li-ion để thu hồi vốn đầu tư. Vì vậy, họ không vội chuyển sang sử dụng các công nghệ mới, mặc dù việc sản xuất hàng loạt pin polymer Li-ion sẽ rẻ hơn pin lithium-ion.

Và bây giờ là về tính năng vận hành pin Li-ion và Li-polymer.

Đặc điểm chính của họ rất giống nhau. Việc sạc pin Li-ion được mô tả đầy đủ chi tiết trong bài viết. Ngoài ra, tôi sẽ chỉ đưa ra một biểu đồ (Hình 1) để minh họa các giai đoạn tích điện và những giải thích nhỏ về nó.

Thời gian sạc cho tất cả pin Li-ion có dòng sạc ban đầu là 1C (về mặt số lượng bằng giá trị danh nghĩa của dung lượng pin) trung bình là 3 giờ. Sạc đầy đạt được khi điện áp pin bằng ngưỡng trên và khi dòng sạc giảm xuống mức xấp xỉ bằng 3% giá trị ban đầu. Pin vẫn lạnh trong khi sạc. Như có thể thấy từ biểu đồ, quá trình sạc bao gồm hai giai đoạn. Trong lần đầu tiên (khoảng hơn một giờ), điện áp tăng ở mức dòng sạc ban đầu gần như không đổi là 1C cho đến khi đạt đến ngưỡng điện áp trên lần đầu tiên. Lúc này, pin đã được sạc tới khoảng 70% dung lượng. Khi bắt đầu giai đoạn thứ hai, điện áp gần như không đổi và dòng điện giảm cho đến khi đạt mức trên 3%. Sau đó, quá trình sạc dừng hoàn toàn.

Nếu bạn cần sạc pin mọi lúc, nên sạc lại sau 500 giờ hoặc 20 ngày. Thông thường, nó được thực hiện khi điện áp ở các cực của pin giảm xuống 4,05 V và dừng khi đạt đến 4,2 V

Một vài lời về phạm vi nhiệt độ trong quá trình sạc. Hầu hết các loại pin Li-ion có thể được sạc với dòng điện 1C ở nhiệt độ từ 5 đến 45°C. Ở nhiệt độ từ 0 đến 5 °C, nên sạc với dòng điện 0,1 C. Cấm sạc ở nhiệt độ dưới 0. Nhiệt độ tối ưu để sạc là 15 đến 25°C.

Quá trình sạc trong pin Li-polymer gần như giống hệt với quy trình được mô tả ở trên, vì vậy người tiêu dùng hoàn toàn không cần biết mình đang cầm trong tay loại pin nào trong hai loại pin. Và tất cả những bộ sạc mà anh ấy sử dụng cho pin Li-ion đều phù hợp với Li-polymer.

Và bây giờ là về điều kiện xả thải. Thông thường, pin Li-ion xả tới giá trị 3,0 V mỗi ô, mặc dù đối với một số loại, ngưỡng thấp hơn là 2,5 V. Các nhà sản xuất thiết bị chạy bằng pin thường thiết kế các thiết bị có ngưỡng tắt là 3,0 V (cho mọi trường hợp). Điều đó có nghĩa là gì? Điện áp trên pin giảm dần khi bật điện thoại và ngay khi đạt 3.0 V, thiết bị sẽ cảnh báo bạn và tắt. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là nó đã ngừng tiêu thụ năng lượng từ pin. Năng lượng, dù nhỏ nhưng cần thiết để phát hiện khi nhấn phím nguồn của điện thoại và một số chức năng khác. Ngoài ra, năng lượng được tiêu thụ bởi mạch bảo vệ và điều khiển bên trong của chính nó, đồng thời khả năng tự phóng điện, mặc dù nhỏ nhưng vẫn là hiện tượng điển hình ngay cả đối với pin dựa trên lithium. Kết quả là, nếu để pin lithium trong thời gian dài mà không sạc lại, điện áp trên chúng sẽ giảm xuống dưới 2,5 V, điều này rất tệ. Trong trường hợp này, mạch bảo vệ và điều khiển bên trong có thể bị vô hiệu hóa và không phải bộ sạc nào cũng có thể sạc được những loại pin như vậy. Ngoài ra, việc xả sâu ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc bên trong của pin. Pin đã xả hoàn toàn phải được sạc ở giai đoạn đầu tiên với dòng điện chỉ 0,1C. Nói tóm lại, pin thích ở trạng thái sạc hơn là ở trạng thái xả.

Một vài lời về điều kiện nhiệt độ trong quá trình phóng điện (đọc trong khi vận hành).

Nhìn chung, pin Li-ion hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ phòng. Hoạt động trong điều kiện ấm hơn sẽ làm giảm nghiêm trọng tuổi thọ của chúng. Ví dụ, mặc dù pin axit chì có công suất cao nhất ở nhiệt độ trên 30 °C, nhưng hoạt động lâu dài trong những điều kiện như vậy sẽ rút ngắn tuổi thọ của pin. Tương tự như vậy, Li-ion hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ cao, điều này ban đầu chống lại sự gia tăng điện trở trong của pin do lão hóa. Nhưng sản lượng năng lượng tăng lên chỉ tồn tại trong thời gian ngắn, vì nhiệt độ tăng dần sẽ thúc đẩy quá trình lão hóa nhanh hơn, kèm theo sự gia tăng thêm điện trở trong.

Trường hợp ngoại lệ duy nhất ở thời điểm hiện tại là pin lithium-polymer có chất điện phân polymer rắn khô. Chúng yêu cầu nhiệt độ sống từ 60 °C đến 100 °C. Và những loại pin như vậy đã tìm được chỗ đứng trên thị trường nguồn dự phòng ở những vùng có khí hậu nóng. Chúng được đặt trong một vỏ cách nhiệt với các bộ phận làm nóng tích hợp được cấp nguồn từ mạng bên ngoài. Pin polymer Li-ion làm phương tiện dự phòng được coi là có công suất và độ bền vượt trội so với pin VRLA, đặc biệt là trong điều kiện hiện trường không thể kiểm soát nhiệt độ. Nhưng giá cao của họ vẫn là một yếu tố hạn chế.

Ở nhiệt độ thấp, hiệu suất của pin của tất cả các hệ thống điện hóa giảm mạnh. Trong khi pin NiMH, SLA và Li-ion ngừng hoạt động ở -20°C thì pin NiCd tiếp tục hoạt động ở mức -40°C. Hãy để tôi lưu ý rằng một lần nữa chúng ta chỉ nói về pin được sử dụng rộng rãi.

Điều quan trọng cần nhớ là mặc dù pin có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp nhưng điều này không có nghĩa là pin cũng có thể được sạc trong những điều kiện này. Khả năng đáp ứng sạc của hầu hết các loại pin ở nhiệt độ rất thấp là cực kỳ hạn chế và dòng sạc trong những trường hợp này phải giảm xuống 0,1C.

Tóm lại, tôi muốn lưu ý rằng bạn có thể đặt câu hỏi và thảo luận các vấn đề liên quan đến Li-ion, Li-polymer, cũng như các loại pin khác, trên diễn đàn trong diễn đàn con phụ kiện.

Khi viết bài này, tài liệu đã được sử dụng [—Pin cho thiết bị di động và máy tính xách tay. Máy phân tích pin.

Tiến bộ đang tiến về phía trước và để thay thế NiCd (niken-cadmium) và NiMh (niken-kim loại hydrua) được sử dụng truyền thống, chúng ta có cơ hội sử dụng pin lithium. Với trọng lượng tương đương của một phần tử, chúng có công suất cao hơn so với NiCd và NiMH, ngoài ra, điện áp phần tử của chúng cao hơn ba lần - 3,6V/phần tử thay vì 1,2V. Vì vậy, đối với hầu hết các kiểu máy, pin hai hoặc ba cell là đủ.

Trong số các loại pin lithium, có hai loại chính - lithium-ion (Li-Ion) và lithium polymer (LiPo, Li-Po hoặc Li-Pol). Sự khác biệt giữa chúng là loại chất điện phân được sử dụng. Trong trường hợp LiIon, đây là chất điện phân dạng gel; trong trường hợp LiPo, nó là một loại polymer đặc biệt được bão hòa bằng dung dịch chứa lithium. Nhưng để sử dụng trong các mô hình nhà máy điện, pin lithium-polymer được sử dụng rộng rãi nhất, vì vậy chúng ta sẽ nói về chúng trong tương lai. Tuy nhiên, sự phân chia chặt chẽ ở đây là rất tùy tiện, vì cả hai loại khác nhau chủ yếu ở chất điện phân được sử dụng và mọi điều sẽ nói về pin lithium-polymer hầu như áp dụng đầy đủ cho pin lithium-ion (sạc, xả, tính năng vận hành, biện pháp phòng ngừa an toàn ) . Từ quan điểm thực tế, mối quan tâm duy nhất của chúng tôi là pin lithium polymer hiện cung cấp dòng xả cao hơn. Vì vậy, trên thị trường mẫu, chúng chủ yếu được cung cấp dưới dạng nguồn năng lượng cho các nhà máy điện.

Các đặc điểm chính

Pin lithium-polymer có cùng trọng lượng vượt quá cường độ năng lượng của NiCd gấp 4-5 lần, NiMH gấp 3-4 lần. Số chu kỳ hoạt động là 500-600, với dòng phóng điện là 2C cho đến khi mất công suất 20% (để so sánh - đối với NiCd - 1000 chu kỳ, đối với NiMH - 500). Nói chung, vẫn còn rất ít dữ liệu về số chu kỳ vận hành và các đặc tính của chúng được đưa ra trong trường hợp này phải được xem xét một cách nghiêm túc. Ngoài ra, công nghệ sản xuất của họ đang được cải thiện và có thể hiện tại số liệu về loại pin này đã khác. Cũng giống như tất cả các loại pin, pin lithium có thể bị lão hóa. Sau 2 năm, pin mất khoảng 20% dung lượng.

Trong số các loại pin lithium-polymer năng lượng được bán trên thị trường, có thể phân biệt hai nhóm chính - mức xả cao (xả Hi) và thông thường. Chúng khác nhau ở dòng xả tối đa - nó được biểu thị bằng ampe hoặc đơn vị dung lượng pin, được ký hiệu bằng chữ “C”. Ví dụ: nếu dòng xả là 3C và dung lượng pin là 1 Ah thì dòng điện sẽ là 3 A.

Theo quy định, dòng xả tối đa của pin thông thường không vượt quá 3C, một số nhà sản xuất chỉ ra 5C. Pin xả nhanh cho phép dòng xả lên tới 8-10C. Những loại pin như vậy nặng hơn một chút so với các loại pin có dòng điện thấp (khoảng 20%) và tên của chúng chứa các chữ cái HD hoặc HC sau số dung lượng, ví dụ: KKM1500 là pin thông thường có dung lượng 1500 mAh và KKM1500HD là pin thông thường. pin xả nhanh. Mình xin ghi ngay một lưu ý nhỏ cho những ai thích thử nghiệm. Pin xả nhanh không được sử dụng trong các thiết bị gia dụng. Do đó, nếu bạn có ý tưởng mua pin từ điện thoại di động hoặc máy quay phim với giá rẻ thì thật khó để mong đợi một kết quả tốt. Rất có thể, pin như vậy sẽ chết rất nhanh do vi phạm các chế độ hoạt động đã định.

Ứng dụng và chi phí

Việc sử dụng pin lithium-polymer cho phép bạn giải quyết hai vấn đề quan trọng - tăng thời gian hoạt động của động cơ và giảm trọng lượng của pin.

Khi thay pin 8,4 V NiMH 650 mAh bằng hai pin lithium thông thường, không xả nhanh có dung lượng 2 Ah, chúng ta có được một viên pin có dung lượng gấp 3 lần, nhẹ hơn 11 g và có điện áp thấp hơn một chút (7,2 volt) ! Và nếu bạn sử dụng pin xả nhanh, thì máy bay lớn có thể bay mà không thua kém về sức mạnh so với động cơ đốt trong. Để khẳng định điều này, vị trí thứ 7 tại Giải vô địch nhào lộn trên không thế giới F3A đã thuộc về một người Mỹ trên chiếc máy bay điện. Hơn nữa, đó không phải là một chiếc còi nhỏ mà là một chiếc máy bay hai mét bình thường, giống như những người tham gia khác có mô hình động cơ đốt trong!

Pin lithium polymer đã được chứng minh rất tốt trên các máy bay trực thăng nhỏ như Piccolo hay Hummingbird - ví dụ, ngay cả khi sử dụng động cơ chải tiêu chuẩn, thời gian bay trên hai ngân hàng 1 Ah là hơn 25 phút! Và khi thay thế động cơ bằng động cơ không chổi than - hơn 45 phút!

Và tất nhiên, pin lithium đơn giản là không thể thay thế khi nói đến máy bay trong nhà nặng 4-20 g, trong lĩnh vực này, NiCd không thể so sánh với chúng - đơn giản là không có loại pin nào như vậy (ví dụ: một viên 45 mAh có thể nặng 1 g, 150 mAh - 3,2 d), với trọng lượng nhỏ như vậy sẽ cung cấp năng lượng cần thiết - dù chỉ trong 1 phút!

Lĩnh vực duy nhất mà pin lithium-polymer vẫn thua kém Ni-Cd là khu vực có dòng xả siêu cao (40-50C). Nhưng sự tiến bộ đang tiến về phía trước và có thể trong vài năm nữa chúng ta sẽ nghe về những thành công mới trong lĩnh vực này - xét cho cùng, 2 năm trước cũng chưa có ai nghe nói đến pin lithium phóng điện nhanh...

Ví dụ, đây là những đặc điểm chính của pin Kokam LiPo:

Tên	Dung lượng, mAh	Kích thước, mm	Trọng lượng, g	Dòng điện tối đa
Kokam 145	145	27,5x20,4x4,3	3.5	0,7A, 5C
Kokam 340SHC	340	52x33x2,8	9	7A, 20C
Kokam 1020	1020	61x33x5,5	20.5	3A, 3C
Kokam 1500HC	1500	76x40x6,5	35	12A, 8C
Kokam 1575	1575	74x41x5,5	32	7A, 5C

Xét về giá cả, xét về dung lượng, pin lithium polymer có giá ngang ngửa NiMH.

Nhà sản xuất của

Hiện nay, có một số nhà sản xuất pin lithium polymer. Người dẫn đầu về số lượng pin được sản xuất và một trong những loại pin đầu tiên về chất lượng là Kokam. Còn được gọi là Thunder Power, I-Rate, E-Tec và Tanic (có lẽ đây là tên thứ hai của Thunder Power hoặc là một trong những người bán Thunder Power dưới tên riêng của nó). Bạn có thể xem các loại Kokam trên trang web www.fmadirect.com, pin từ các nhà sản xuất khác nhau được cung cấp trên trang web www.b-p-p.com và www.lightflightrc.com.

Ngoài ra còn có Platinum Polymer, được cung cấp trên trang web www.batteriesamerica.com, có lẽ là tên gọi khác của I-Rate.

Phạm vi dung lượng pin rất rộng – từ 50 đến 3000 mAh. Để có được dung lượng lớn, sử dụng kết nối song song của pin.

Tất cả các pin đều có hình dạng phẳng. Theo quy định, độ dày của chúng nhỏ hơn 3 lần so với cạnh ngắn nhất và kết luận được đưa ra ở mặt ngắn dưới dạng tấm phẳng.

Theo như tôi biết, I-Rate chưa tạo ra pin xả nhanh và pin của chúng có một đặc điểm: một trong các điện cực là nhôm và việc hàn nó rất khó khăn. Điều này khiến họ bất tiện khi tự lắp ráp pin.

Pin E-Tec nằm ở giữa, chúng không được công bố là có khả năng xả nhanh nhưng dòng xả của chúng cao hơn pin thông thường - 5-7C.

Dẫn đầu về mức độ phổ biến là Kokam và Thunder Power, trong đó Kokam chủ yếu được sử dụng ở các mẫu xe hạng nhẹ và trung bình, và Thunder Power ở các mẫu xe vừa, lớn và khổng lồ (hơn 10 kg!). Rõ ràng, điều này là do giá cả và sự sẵn có của các tổ hợp mạnh mẽ trong phạm vi - lên đến 30 volt và công suất 8Ah. Tiếp theo là Tanic và E-tec nhưng ít đề cập đến I-rate. Vì lý do nào đó, Platinum Polymer chỉ phổ biến ở Mỹ và hầu như chỉ được sử dụng trên những người bay chậm.

Sạc pin Lithium Polymer

Pin được sạc theo một thuật toán khá đơn giản - sạc từ nguồn điện áp không đổi 4,20 volt/cell với giới hạn dòng điện là 1C. Quá trình sạc được coi là hoàn thành khi dòng điện giảm xuống 0,1-0,2C. Sau khi chuyển sang chế độ ổn định điện áp ở dòng điện 1C, pin tăng khoảng 70-80% công suất. Mất khoảng 2 giờ để sạc đầy. Bộ sạc phải tuân theo các yêu cầu khá nghiêm ngặt về độ chính xác của việc duy trì điện áp khi kết thúc quá trình sạc - không kém hơn 0,01 V/cell.

Trong số các bộ sạc trên thị trường, chúng ta có thể phân biệt các loại chính - bộ sạc đơn giản, không phải “máy tính”, ở mức giá 10-40 USD, chỉ dành cho pin lithium và loại phổ thông - ở mức giá 120-400 USD , dành cho nhiều loại pin khác nhau, bao gồm cả LiPo và Li-Ion.

Những cái đầu tiên, theo quy định, chỉ có đèn báo sạc LED, số lượng lon và dòng điện trong chúng được đặt bằng các nút nhảy. Ưu điểm của bộ sạc như vậy là giá thấp. Hạn chế chính là một số người trong số họ không biết cách chỉ ra chính xác thời điểm kết thúc khoản phí. Chúng chỉ hiển thị thời điểm chuyển từ chế độ ổn định dòng điện sang chế độ ổn định điện áp, chiếm khoảng 70-80% công suất. Để hoàn tất quá trình sạc, bạn cần đợi thêm 30-40 phút nữa.

Nhóm bộ sạc thứ hai có khả năng rộng hơn nhiều, theo quy định, chúng đều hiển thị điện áp, dòng điện và dung lượng (mAh) mà pin “chấp nhận” trong quá trình sạc, điều này cho phép bạn xác định chính xác hơn mức độ sạc của pin.

Khi sử dụng bộ sạc, điều quan trọng nhất là phải đặt đúng số lượng lon cần thiết trong pin và dòng sạc trên bộ sạc. Dòng sạc thường là 1C.

Vận hành và phòng ngừa

Có thể nói rằng pin lithium-polymer là loại pin “mỏng manh” nhất hiện nay, nghĩa là chúng yêu cầu bắt buộc phải tuân thủ một số quy tắc đơn giản nhưng bắt buộc, do không tuân thủ sẽ xảy ra hỏa hoạn hoặc pin “chết”. ”.

Chúng tôi liệt kê chúng theo thứ tự nguy hiểm giảm dần:

Sạc tới điện áp lớn hơn 4,20 volt/tế bào.
Đoản mạch pin.
Xả khi dòng điện vượt quá khả năng chịu tải hoặc làm nóng pin trên 60°C.
Xả dưới điện áp 3,00 volt/cell.
Pin nóng lên trên 60°C.
Giảm áp suất của pin.
Lưu trữ ở trạng thái xả.

Việc không tuân thủ ba điểm đầu tiên sẽ dẫn đến hỏa hoạn, tất cả những điểm khác - mất hoàn toàn hoặc một phần công suất.

Từ tất cả những gì đã nói, có thể rút ra kết luận sau:

Để tránh hỏa hoạn, bạn phải có một bộ sạc thông thường và đặt chính xác số lon cần sạc trên đó. Cũng cần phải sử dụng các đầu nối để loại bỏ khả năng chập điện của pin (vì điều này, bạn tôi đã có một bàn để sạc pin và đốt rèm) và để kiểm soát dòng điện mà động cơ tiêu thụ ở mức “hết ga”. ”. Ngoài ra, không nên che pin ở tất cả các phía khỏi luồng không khí trên mô hình và nếu không thể, thì nên cung cấp các kênh làm mát đặc biệt.

Trong trường hợp dòng điện tiêu thụ của động cơ lớn hơn 2C và ắc quy trên model bị đóng các phía, sau 5-6 phút cho mô tơ chạy, bạn nên dừng máy rồi rút ra và chạm vào pin. để xem có nóng quá không. Thực tế là sau khi làm nóng trên một nhiệt độ nhất định (khoảng 70 độ), một "phản ứng dây chuyền" bắt đầu trong pin, biến năng lượng tích trữ trong pin thành nhiệt, pin sẽ lan rộng theo đúng nghĩa đen, đốt cháy mọi thứ có thể cháy.

Nếu bạn làm chập mạch một cục pin gần như đã cạn điện, sẽ không có hiện tượng cháy, pin sẽ chết một cách lặng lẽ và bình yên do xả quá mức... Điều này dẫn đến nguyên tắc quan trọng thứ hai: theo dõi điện áp khi hết pin và đảm bảo ngắt kết nối pin sau khi sử dụng!

Một số bộ điều khiển tốc độ (Jeti đặc biệt mắc lỗi này) không ngừng tiêu thụ dòng điện sau khi tắt công tắc tiêu chuẩn. Tôi không biết điều gì đã khiến người Séc đưa ra quyết định kỳ lạ như vậy. Nhưng thực tế là hầu hết tất cả các mẫu bộ điều khiển cho động cơ không chổi than Jetti (bao gồm cả dòng “Nâng cao” mới), có BEC, tức là bộ ổn định nguồn điện cho máy thu và máy từ nguồn điện, đều không cung cấp đầy đủ khử năng lượng của mạch bằng một công tắc tiêu chuẩn. Chỉ bộ thu và servo bị tắt và bộ điều khiển tiếp tục tiêu thụ dòng điện khoảng 20 mA. Điều này đặc biệt nguy hiểm, vì bạn không thể thấy rằng nguồn điện đang bật, ô tô đứng yên, động cơ im lặng... Và nếu bạn quên kết nối pin trong một hoặc hai ngày, hóa ra bạn có thể nói lời tạm biệt với nó - nó không thích lithium phóng điện sâu.

Tất nhiên, bạn nên nhớ rằng bộ điều khiển động cơ phải có khả năng hoạt động với pin lithium, tức là có điện áp tắt động cơ có thể điều chỉnh được. Và chúng ta không được quên lập trình bộ điều khiển theo số lượng lon cần thiết. Tuy nhiên, hiện nay đã xuất hiện một thế hệ bộ điều khiển mới có chức năng tự động xác định số lượng hộp được kết nối.

Giảm áp suất là một lý do khác khiến pin lithium bị hỏng, vì không khí không thể lọt vào bên trong tế bào. Điều này có thể xảy ra nếu lớp bảo vệ bên ngoài bị hỏng (pin được bọc kín trong bao bì như ống co nhiệt), do va đập hoặc hư hỏng bởi vật sắc nhọn hoặc nếu cực pin quá nóng trong quá trình hàn. Kết luận - không thả từ độ cao lớn và hàn cẩn thận.

Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, pin nên được bảo quản ở trạng thái sạc được 50-70%, tốt nhất là ở nơi thoáng mát, nhiệt độ không cao hơn 20°C. Bảo quản ở trạng thái xả điện ảnh hưởng tiêu cực đến tuổi thọ sử dụng - giống như tất cả các loại pin, pin lithium-polymer có khả năng tự phóng điện nhỏ.

Lắp ráp pin

Để có được pin có dòng điện cao hoặc dung lượng cao, người ta sử dụng kết nối song song của pin. Nếu bạn mua pin làm sẵn, thì bằng cách đánh dấu, bạn có thể biết nó chứa bao nhiêu lon và cách chúng được kết nối. Chữ P (song song) sau số cho biết số lượng hộp được kết nối song song và S (nối tiếp) - nối tiếp. Ví dụ: “Kokam 1500 3S2P” nghĩa là pin được nối nối tiếp từ 3 cặp pin, mỗi cặp được tạo thành từ 2 pin mắc song song có dung lượng 1500 mAh, tức là dung lượng pin sẽ là 3000 mAh (khi được kết nối song song, công suất tăng) và điện áp – 3,7 * 3 = 11,1V..

Nếu bạn mua riêng pin thì trước khi kết nối chúng với pin, bạn cần cân bằng tiềm năng của chúng. Điều này đặc biệt đúng đối với tùy chọn kết nối song song, vì trong trường hợp này, một ngân hàng sẽ bắt đầu sạc ngân hàng kia và dòng sạc có thể vượt quá 1C. Nên xả tất cả các lon mua về điện áp 3 volt với dòng điện 0,1C - 0,2C trước khi kết nối. Điện áp phải được theo dõi bằng vôn kế kỹ thuật số có độ chính xác ít nhất 0,5%. Điều này sẽ đảm bảo hiệu suất pin đáng tin cậy trong tương lai.

Bạn cũng nên thực hiện cân bằng tiềm năng (cân bằng) ngay cả trên các pin có thương hiệu đã được lắp ráp trước khi sạc lần đầu tiên, vì nhiều công ty lắp ráp các tế bào vào pin không cân bằng chúng trước khi lắp ráp.

Do công suất giảm do hoạt động, trong mọi trường hợp, bạn không nên thêm ngân hàng mới nối tiếp với ngân hàng cũ - pin sẽ không cân bằng.

Tất nhiên, bạn cũng không thể kết hợp các loại pin có dung lượng khác nhau, thậm chí tương tự nhau vào một pin - ví dụ: 1800 và 2000 mAh, đồng thời sử dụng pin của các nhà sản xuất khác nhau trong một pin, vì điện trở trong khác nhau sẽ dẫn đến mất cân bằng của pin. Khi hàn, bạn phải cẩn thận, không được để các đầu cực quá nóng, vì điều này có thể làm đứt seal và làm chết vĩnh viễn pin chưa kịp bay. Một số loại pin Kokam đi kèm với các mảnh bảng mạch đã được hàn vào các cực để dễ dàng nối dây. Điều này làm tăng thêm trọng lượng - khoảng 1g mỗi phần tử, nhưng sẽ mất nhiều thời gian hơn để làm nóng những nơi đặt dây hàn - sợi thủy tinh không dẫn nhiệt tốt. Các dây có đầu nối phải được cố định vào hộp pin, ít nhất bằng băng dính để không vô tình làm đứt đầu cuối ở gốc.

Sắc thái ứng dụng

Vì vậy, chúng ta hãy nhấn mạnh một lần nữa những điểm quan trọng nhất liên quan đến việc sử dụng pin lithium-polymer.

Dùng sạc bình thường.
Sử dụng các đầu nối ngăn ngừa đoản mạch pin.
Không vượt quá dòng xả cho phép.
Theo dõi nhiệt độ pin khi không làm mát.
Không xả pin dưới điện áp 3 V/cell (nhớ ngắt kết nối pin sau chuyến bay!).
Không để pin bị sốc.

Hãy để chúng tôi đưa ra một vài ví dụ hữu ích tiếp theo những gì đã nói trước đó, nhưng thoạt nhìn thì không rõ ràng.

Khi sử dụng động cơ cổ góp cần tránh tình huống động cơ bị dừng (ví dụ mô hình đang nằm trên mặt đất) và bộ phát được điều khiển hết ga. Dòng điện quá cao và chúng ta có nguy cơ làm nổ pin (nếu động cơ hoặc bộ điều chỉnh không cháy hết trước). Vấn đề này đã được thảo luận nhiều lần trên diễn đàn RC Groups. Hầu hết các bộ điều chỉnh cho động cơ chổi than đều tắt động cơ khi mất tín hiệu từ bộ phát và nếu bộ điều chỉnh của bạn có thể làm điều này, tôi khuyên bạn nên tắt bộ phát nếu mô hình rơi xuống bãi cỏ cách xa bạn chẳng hạn - có ít nguy cơ chạm vào ga lủng lẳng khi tìm kiếm mẫu xe trên dây đai truyền tải mà không để ý.

Trong thời gian sử dụng pin dài, các yếu tố của nó, do sự phân tán dung lượng nhỏ ban đầu, sẽ trở nên mất cân bằng - một số ngân hàng “già đi” sớm hơn những ngân hàng khác và mất dung lượng nhanh hơn. Với số lượng lon lớn hơn trong pin, quá trình này sẽ diễn ra nhanh hơn.

Điều này dẫn đến quy tắc sau - đôi khi cần phải kiểm soát dung lượng của từng phần tử pin một cách riêng biệt. Để làm điều này, bạn có thể đo điện áp của nó khi kết thúc quá trình sạc. Bao lâu? Vẫn còn khó để thiết lập chính xác điều này - quá ít kinh nghiệm vận hành được tích lũy. Theo quy định, nên thực hiện khoảng 40-50 chu kỳ sau khi bắt đầu hoạt động, cứ sau 10-20 chu kỳ, hãy kiểm tra điện áp của các tế bào pin trong quá trình sạc để xác định “các tế bào xấu”.

Không nên để “không” pin bằng cách điều khiển động cơ cho đến khi nó ngừng quay hoàn toàn. Việc xử lý như vậy sẽ không gây hại cho pin mới, nhưng đối với pin hơi mất cân bằng, điều này có thêm nguy cơ xả “ngân hàng xấu nhất” dưới 3 volt, do đó pin sẽ mất dung lượng nhiều hơn.

Khi dung lượng chênh lệch hơn 20%, pin như vậy không thể được sạc hoàn toàn nếu không có biện pháp đặc biệt!

Để tự động cân bằng các tế bào pin khi sạc, cái gọi là bộ cân bằng được sử dụng. Đây là một bảng mạch nhỏ được nối với mỗi cục sạc, chứa điện trở tải, mạch điều khiển và đèn LED báo hiệu điện áp trên cục sạc đó đã đạt mức 4,17 - 4,19 volt. Khi điện áp trên một phần tử riêng lẻ vượt quá ngưỡng 4,17 volt, bộ cân bằng sẽ đóng một phần dòng điện “với chính nó”, ngăn không cho điện áp vượt quá ngưỡng tới hạn. Bằng cách chiếu sáng đồng thời các đèn LED, bạn có thể biết ngân hàng nào có công suất thấp hơn - đèn LED trên bộ cân bằng của họ sẽ sáng trước. Bộ cân bằng có một yêu cầu bổ sung quan trọng: dòng điện mà chúng tiêu thụ từ pin ở chế độ “chờ” phải nhỏ, thường là 5-10 µA.

Cần nói thêm rằng bộ cân bằng không ngăn chặn việc xả quá mức của một số ô trong pin không cân bằng; nó chỉ có tác dụng bảo vệ khỏi hư hỏng các ô trong quá trình sạc và như một phương tiện để chỉ ra các ô “xấu” trong pin. Những điều trên áp dụng cho pin được tạo thành từ 3 phần tử trở lên, theo quy định, bộ cân bằng không được sử dụng cho pin 2 lon.

Có ý kiến cho rằng không thể sử dụng pin lithium-polymer ở nhiệt độ dưới 0. Thật vậy, các thông số kỹ thuật của pin cho thấy phạm vi hoạt động là 0-50 °C (ở 0 °C 80% công suất được giữ lại). Tuy nhiên, bạn có thể cho chúng bay ở nhiệt độ khoảng –10...-15 °C. Vấn đề là bạn không cần phải đông lạnh pin trước chuyến bay - hãy đặt pin vào túi nơi ấm. Và trong suốt chuyến bay, hiện tượng sinh nhiệt bên trong pin hóa ra lại là một đặc tính hữu ích, giúp pin không bị đóng băng. Tất nhiên, hiệu suất của pin sẽ thấp hơn một chút so với ở nhiệt độ bình thường.

Phần kết luận

Xem xét tốc độ phát triển của tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện hóa, có thể giả định rằng tương lai thuộc về pin lithium-polymer - nếu pin nhiên liệu không bắt kịp chúng. Khi nhu cầu về pin tăng lên và khối lượng sản xuất tăng lên, giá cả chắc chắn sẽ giảm, và khi đó lithium cuối cùng sẽ trở nên phổ biến như NiMH. Ở phương Tây, thời điểm này đã đến được sáu tháng, ít nhất là ở Mỹ. Sự phổ biến của máy bay điện sử dụng pin lithium-polymer ngày càng tăng. Tôi hy vọng rằng động cơ không chổi than và bộ điều khiển cho chúng cũng sẽ trở nên rẻ hơn, nhưng trong lĩnh vực này, tiến trình giảm giá diễn ra chậm hơn. Rốt cuộc, chỉ hai năm trước, câu hỏi đã được đặt ra trên diễn đàn: "Có ai thực sự lái máy bay không chổi than không?" Và lúc đó không có đề cập gì đến pin lithium cả...

Nói chung, chúng ta sẽ chờ xem.

Sự khác biệt giữa pin lithium polymer và pin ion là gì?

Đại đa số cư dân ở các nước phát triển đều có điện thoại di động, máy tính bảng và máy tính xách tay. Khi mua một thiết bị ở cửa hàng, rất có thể bạn thậm chí không nghĩ đến loại pin mà nó chứa. Và điều này không có gì đáng ngạc nhiên. Công nghệ đang phát triển nhanh chóng, bao gồm cả lĩnh vực pin. Cách đây không lâu, pin Ni─Cd được sử dụng trong các thiết bị điện tử di động, sau này được thay thế bằng Ni─MH. Sau đó, lithium-ion xuất hiện, nhanh chóng chinh phục thị trường thiết bị cầm tay. Và bây giờ chúng đang bị pin lithium polymer vắt kiệt sức lực. Tại một thời điểm nào đó, người dùng bắt đầu suy nghĩ về loại pin mình có. ưu điểm và nhược điểm của nó là gì? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng tìm hiểu sự khác biệt giữa pin lithium polymer và pin lithium ion.

Công việc tạo ra pin sử dụng lithium đã diễn ra được một thời gian. Nhưng những bản sao khả thi đầu tiên cho các thiết bị gia dụng chỉ xuất hiện vào những năm 70 của thế kỷ trước. Nhưng đây là những mô hình không hoàn hảo với điện cực làm từ kim loại lithium. Và hoạt động của những loại pin như vậy có vấn đề về mặt an toàn. Có rất nhiều vấn đề chưa được giải quyết trong quá trình sạc và xả pin như vậy.

Thực tế là kim loại lithium rất hoạt động và có tiềm năng điện hóa cao. Việc sử dụng nó trong pin có thể làm tăng đáng kể mật độ năng lượng. Pin có điện cực kim loại Li, loại pin đầu tiên được phát triển, có điện áp cao và dung lượng lớn. Tuy nhiên, hoạt động liên tục của pin như vậy ở chế độ sạc và xả dẫn đến thực tế là điện cực lithium thay đổi.

Điều này dẫn đến khả năng hoạt động ổn định bị gián đoạn và có nguy cơ bốc cháy do phản ứng không kiểm soát được trong pin. Tế bào pin nóng lên nhanh chóng và khi nhiệt độ tăng đến mức lithium tan chảy, phản ứng dữ dội xảy ra khi bốc cháy. Điều này gắn liền với việc thu hồi pin lithium đầu tiên trong thiết bị điện tử tiêu dùng vào đầu những năm 90.

Do đó, các nhà khoa học bắt đầu phát triển pin dựa trên ion Li. Do chúng tôi phải từ bỏ việc sử dụng kim loại lithium nên mật độ năng lượng đã giảm đi phần nào. Nhưng mặt khác, vấn đề an toàn trong quá trình vận hành pin đã được giải quyết. Những loại pin mới này được gọi là pin lithium-ion.

Mật độ năng lượng của pin lithium-ion cao hơn 2-3 lần (tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng) so với pin lithium-ion. Khi xả điện, pin Li─Ion có đặc tính tương tự Ni─Cd. Điểm duy nhất kém hơn chúng là hoạt động ở dòng phóng điện cực cao (hơn 10C). Cho đến nay, nhiều sửa đổi khác nhau của pin lithium-ion đã được phát hành.

Chúng khác nhau ở vật liệu được sử dụng làm cực âm, hệ số dạng và một số thông số khác. Chúng có đặc điểm độc đáo bởi thiết kế bao gồm các điện cực được ngâm trong chất điện phân lỏng chứa các ion lithium. Cell pin này được đặt trong một lớp vỏ kim loại kín (thép, nhôm). Để điều khiển quá trình sạc và xả trong pin lithium-ion, có một bảng mạch in được gọi là bộ điều khiển.

Để hoàn thiện bức tranh về pin Li─Ion, chúng ta hãy xem xét ưu điểm và nhược điểm của chúng.

Ưu điểm của Li─Ion

Tự xả nhẹ;
Mật độ và công suất năng lượng cao so với kiềm;
Một tế bào pin có điện áp khoảng 3,7 volt. Đối với cadmium và kim loại hydrua, giá trị này là 1,2 volt. Điều này cho phép thiết kế được đơn giản hóa đáng kể. Ví dụ, điện thoại sử dụng pin chỉ chứa một ô;
Không có hiệu ứng bộ nhớ, điều đó có nghĩa là việc bảo trì pin được đơn giản hóa.

Nhược điểm của Li─Ion

Một bộ điều khiển là cần thiết. Đây là một bảng mạch in điều khiển điện áp của một hoặc nhiều tế bào pin, nếu có một vài trong số chúng. Bảng mạch cũng kiểm soát dòng xả tối đa và trong một số trường hợp, nhiệt độ của hộp. Nếu không có bộ điều khiển thì không thể vận hành an toàn pin lithium-ion;
Sự xuống cấp của hệ thống Li─Ion xảy ra ngay cả trong quá trình bảo quản. Tức là sau một năm, dung lượng pin sẽ giảm đi rõ rệt ngay cả khi không sử dụng. Pin các loại khác (kiềm, axit chì) cũng dần xuống cấp trong quá trình bảo quản, nhưng ở chúng điều này ít rõ rệt hơn;
Giá của ion lithium cao hơn cadmium hoặc .

Khả năng của công nghệ lithium-ion chưa được phát triển đầy đủ. Do đó, pin mới liên tục xuất hiện, giúp giải quyết một số vấn đề nhất định của loại pin này. Để biết thêm thông tin về nó là gì, hãy đọc bài viết tại liên kết được cung cấp.

Pin Li-Pol

Do các vấn đề về đảm bảo an toàn khi sạc và xả pin Li─Ion, việc phát triển thêm các sửa đổi của loại pin này đã bắt đầu. Kết quả là pin lithium polymer đã được phát triển. Sự khác biệt của chúng so với ion là ở chất điện phân được sử dụng. Điều đáng nói là những phát triển đầu tiên theo hướng này được thực hiện đồng thời với công nghệ Li─Ion. Trở lại thế kỷ trước, lần đầu tiên chất điện phân khô làm từ polyme rắn đã được sử dụng. Về ngoại hình, nó trông giống như một bộ phim nhựa. Polyme này không dẫn dòng điện, nhưng không cản trở quá trình trao đổi ion, liên quan đến chuyển động của các nguyên tử hoặc nhóm tích điện của chúng. Ngoài việc chứa chất điện phân, polyme còn đóng vai trò là chất phân tách xốp giữa các điện cực.

Thiết kế mới đã cải thiện độ an toàn và đơn giản hóa việc sản xuất pin. Và điều quan trọng hơn nữa là pin lithium polymer có thể được sản xuất ở hầu hết mọi hình dạng và độ dày rất nhỏ (lên tới 1 mm). Điều này cho phép tạo ra nhiều thiết bị chạy bằng pin Li─Pol mỏng, nhỏ gọn và trang nhã. Một số loại pin lithium polymer thậm chí có thể được khâu vào quần áo.

Đương nhiên cũng có nhược điểm. Đặc biệt, pin Li─Pol với chất điện phân khô có độ dẫn điện thấp ở nhiệt độ phòng. Điều này là do ở nhiệt độ này điện trở trong của chúng cao, ngăn cản chúng cung cấp dòng điện phóng điện cần thiết để vận hành các thiết bị điện tử cầm tay.

Nếu bạn làm nóng pin lithium polymer đến 60 độ C, độ dẫn điện sẽ tăng lên. Rõ ràng, điều này không phù hợp để sử dụng trên điện thoại hoặc máy tính bảng. Tuy nhiên, pin polymer khô đã tìm được chỗ đứng trên thị trường. Chúng được sử dụng làm nguồn điện dự phòng trong điều kiện nhiệt độ cao. Có các tùy chọn khi lắp đặt các bộ phận làm nóng để cung cấp nhiệt độ cần thiết cho hoạt động bình thường của pin.

Một điểm quan trọng khác cần được làm rõ ở đây. Chắc hẳn ai cũng từng thấy loại pin mang nhãn Li─Pol đã được sử dụng trên điện thoại thông minh, máy tính bảng và máy tính xách tay từ rất lâu. Có thể nói đây là những loại pin lai lithium polymer. Chúng là sự kết hợp giữa pin Li-Ion và pin polymer khô. Các nhà sản xuất pin lithium polymer sử dụng chất giống như gel với các ion lithium làm chất điện phân.

Vì vậy, hầu hết tất cả pin lithium polymer trong các thiết bị di động hiện đại đều sử dụng chất điện phân dạng gel. Theo thiết kế, chúng là sự kết hợp giữa pin ion và polymer. Sự khác biệt giữa pin ion và polymer với chất điện phân dạng gel là gì? Các thông số điện hóa cơ bản của chúng gần như giống nhau. Sự khác biệt giữa các loại pin lai này là chúng sử dụng chất điện phân rắn thay vì thiết bị phân tách xốp. Như đã đề cập ở trên, nó cũng hoạt động như một chất tách xốp. Và chất điện phân ở trạng thái gel được sử dụng để tăng độ dẫn điện của các ion.

Pin lithium polymer đang trở nên phổ biến hơn trên thị trường và chúng là tương lai. Ít nhất là ở phân khúc đồ gia dụng và điện tử tiêu dùng. Nhưng cho đến nay việc triển khai của họ vẫn chưa tích cực lắm. Một số chuyên gia thị trường giải thích điều này bằng cách nói rằng đã đầu tư quá nhiều tiền vào việc phát triển pin Li-Ion. Và các nhà đầu tư chỉ đơn giản muốn “thu lại” số tiền đã đầu tư của mình. đọc liên kết.

Đặc điểm của pin lithium polymer và quy tắc hoạt động của chúng

Pin lithium polymer là phiên bản sửa đổi của pin lithium ion. Sự khác biệt chính là việc sử dụng vật liệu polymer hoạt động như chất điện phân. Các tạp chất dẫn điện với hợp chất lithium được thêm vào polyme này. Những loại pin như vậy đã được phát triển tích cực trong những năm gần đây và được sử dụng trong điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay, các mẫu điều khiển bằng sóng vô tuyến và các thiết bị khác. Mặc dù pin lithium không có khả năng cung cấp dòng điện phóng điện cao nhưng một số loại pin polymer đặc biệt có thể cung cấp dòng điện vượt quá công suất của chúng. Vì pin lithium polymer đang nhanh chóng lan rộng trên thị trường nên bạn cần hiểu rõ về thiết kế, quy tắc vận hành và các biện pháp phòng ngừa an toàn khi sử dụng chúng. Điều này sẽ được thảo luận trong tài liệu của chúng tôi ngày hôm nay.

Ưu điểm của việc thay thế chất điện phân hữu cơ dạng lỏng bằng chất điện phân polymer là tăng độ an toàn khi vận hành pin. Điều này rất quan trọng đối với pin lithium. Chính việc sử dụng an toàn cho mục đích thương mại đã kìm hãm sự phát triển của chúng ngay từ đầu. Ngoài ra, chất điện phân polymer mang lại sự tự do hơn nhiều khi lựa chọn hình dạng của pin.

Thiết kế của pin Li─Pol dựa trên quá trình chuyển đổi một số polyme sang trạng thái bán dẫn khi các ion điện phân được đưa vào chúng. Trong trường hợp này, độ dẫn điện tăng lên nhiều lần. Các nhà nghiên cứu chủ yếu bận rộn lựa chọn chất điện phân polymer cho pin có mẫu lithium kim loại và Li─Ion. Về lý thuyết, mật độ năng lượng của pin polymer có thể tăng lên nhiều lần so với pin lithium-ion. Ngày nay, có thể phân biệt một số nhóm pin Li─Pol, khác nhau về thành phần chất điện phân:

Với chất điện phân đồng nhất giống như gel. Nó thu được là kết quả của việc đưa muối lithium vào cấu trúc polymer;
Với chất điện phân polymer khô. Loại này được làm từ oxit polyetylen với các muối lithium khác nhau;
Chất điện phân ở dạng ma trận polyme vi xốp trong đó dung dịch muối lithium không chứa nước được hấp phụ.

Nếu chúng ta so sánh chất điện phân polymer và chất lỏng, điều đáng chú ý là độ dẫn ion thấp hơn trước đây. Nó giảm đáng kể ở nhiệt độ subzero. Vì vậy, một vấn đề là chọn thành phần cho chất điện phân có độ dẫn điện cao. Và nhiệm vụ quan trọng thứ hai là mở rộng phạm vi nhiệt độ hoạt động của pin polymer. Các mẫu pin lithium-polymer được sử dụng trong công nghệ hiện đại không thua kém gì về đặc tính so với Li-Ion.

Vì không có chất điện phân lỏng trong pin polymer nên độ an toàn khi vận hành của chúng cao hơn nhiều. Ngoài ra, chúng có thể được chế tạo ở hầu hết mọi hình dạng và cấu hình.

Hộp đựng của một số kiểu máy có chứa bình, được làm bằng polyme kim loại hóa. Do sự kết tinh của chất điện phân polymer, các thông số của loại pin này bị giảm đáng kể ở nhiệt độ thấp.

Có sự phát triển của pin polymer với cực dương kim loại. Các nhà khoa học đã cố gắng đạt được mật độ dòng điện cao và mở rộng đáng kể phạm vi nhiệt độ hoạt động. Những loại pin này cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử cầm tay và thiết bị gia dụng khác nhau. Nhiều công ty hàng đầu đã sản xuất loại pin như vậy.

Hơn nữa, các nhà sản xuất khác nhau có thể có vật liệu điện cực, thành phần chất điện phân và công nghệ lắp ráp khác nhau. Vì lý do này, các thông số của các loại pin này rất khác nhau. Tuy nhiên, tất cả các nhà sản xuất đều đồng ý rằng độ ổn định của hoạt động Li─Pol bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi tính đồng nhất của chất điện phân polymer. Và nó phụ thuộc vào nhiệt độ trùng hợp và tỷ lệ các thành phần.

Hiện nay, có nhiều thí nghiệm đã được thực hiện chứng minh mức độ an toàn của pin polymer cao hơn so với pin ion. Điều này áp dụng cho việc sạc quá mức, phóng điện nhanh, rung, nén, đoản mạch, thủng pin lithium polymer. Vì vậy, loại pin này có triển vọng phát triển tốt nhất. Dưới đây là kết quả kiểm tra khả năng vận hành an toàn của pin Li─Pol.

Loại bài kiểm tra
Loại bài kiểm tra	Pin có chất điện phân gel polymer	Pin có chất điện phân lỏng
Đâm thủng bằng kim	Không có thay đổi	Nổ, khói, rò rỉ chất điện phân, nhiệt độ tăng lên tới 250°C
Làm nóng lên tới 200°C	Không có thay đổi	Nổ, rò rỉ chất điện phân
Dòng điện ngắn mạch	Không có thay đổi	Rò rỉ chất điện giải, nhiệt độ tăng 100°C
Nạp tiền (600%)	Đầy hơi	Nổ, rò rỉ chất điện phân, nhiệt độ tăng 100°C

Có những ví dụ về pin lithium polymer dày 1 mm. Những mô hình như vậy cho phép các nhà thiết kế thiết bị di động tạo ra những thiết bị rất nhỏ gọn. Điều này mở ra những khả năng mới để giảm kích thước của các thiết bị điện tử. Để giảm điện trở trong của pin Li-Pol, chất điện phân dạng gel được thêm vào. Pin sử dụng trong điện thoại di động sử dụng loại chất điện phân này. Chúng kết hợp các tính năng của pin polymer và ion.

Sự khác biệt giữa pin Li─Ion và Li─Pol là gì? Chúng liên quan và gần gũi về đặc tính điện của chúng. Nhưng các mô hình polymer sử dụng chất điện phân rắn. Thành phần gel được thêm vào chất điện phân để giảm điện trở trong của pin và kích thích quá trình trao đổi ion.

Về cường độ năng lượng, pin lithium polymer có cường độ năng lượng cụ thể cao hơn 4-5 lần và cao hơn 3-4 lần. Cả hai loại này đều thuộc về . Việc so sánh được thực hiện với chúng vì pin lithium đã thay thế phần lớn pin kiềm trong thiết bị điện tử di động.

Pin Li-Pol có nguồn cung cấp 500-600 chu kỳ sạc-xả (ở dòng xả 2C). Theo chỉ số này, chúng kém hơn cadmium (1 nghìn chu kỳ) và gần tương ứng với hydrua kim loại. Công nghệ sản xuất và thiết kế không ngừng được cải tiến và có lẽ trong tương lai, các đặc tính sẽ được cải thiện. Điều đáng chú ý là trong 1-2 năm, pin polymer sẽ mất khoảng 20% dung lượng. Trong thông số này, chúng tương ứng với pin ion.

Cần lưu ý rằng trong số các loại pin polymer dùng cho mục đích thương mại có 2 loại lớn. Đây là những lần xả thường xuyên và nhanh chóng. Loại thứ hai thường được gọi là Hi xả. Sự khác biệt giữa các nhóm này là dòng phóng điện tối đa cho phép. Nó có thể được biểu thị bằng giá trị tuyệt đối hoặc bội số của công suất danh nghĩa.

Ví dụ: 3C. Đối với pin thông thường, dòng xả tối đa không quá 3-5C. Model phóng điện nhanh có dòng xả tối đa là 8─10C. Trọng lượng của pin xả nhanh cao hơn khoảng 20% so với pin tiêu chuẩn. Việc đánh dấu các loại pin này có ký hiệu HC hoặc HD.

KKM2500 biểu thị một model thông thường có dung lượng 2500 mAh và ký hiệu KKM2000HD là viết tắt của pin xả nhanh có dung lượng 2000 mAh. Mô hình xả nhanh không được sử dụng trong các thiết bị gia dụng và điện tử tiêu dùng. Pin của điện thoại di động và máy tính bảng không thể chịu được dòng phóng điện cao và do đó được trang bị cơ chế bảo vệ chống lại các chế độ hoạt động đó.

Các lĩnh vực ứng dụng của pin lithium polymer phát sinh từ các nhiệm vụ được đặt ra trong quá trình phát triển chúng. Điều này làm tăng thời gian hoạt động của thiết bị và giảm trọng lượng của thiết bị. Mẫu Li─Pol tiêu chuẩn hoạt động trong nhiều thiết bị điện tử khác nhau với mức tiêu thụ dòng điện thấp. Đó là máy tính xách tay, điện thoại thông minh, máy đọc sách điện tử, máy tính bảng.

Các mô hình cung cấp khả năng phóng điện nhanh còn được gọi là "nguồn". Chúng được sử dụng trong các thiết bị yêu cầu mức tiêu thụ dòng điện cao. Lĩnh vực ứng dụng nổi tiếng nhất của pin “điện” là các mẫu pin điều khiển bằng sóng vô tuyến. Thị trường này là thị trường hấp dẫn nhất đối với các nhà sản xuất pin polymer. Trong lĩnh vực hoạt động của các thiết bị có dòng phóng điện rất cao (lên đến 50 C), pin lithium polymer kém hơn pin kiềm. Có lẽ trong tương lai các mẫu lithium sẽ khắc phục được hạn chế này. Về giá cả, chúng gần giống như hydrua kim loại niken.

Hoạt động của pin lithium polymer

Sự an toàn

Pin lithium nói chung và pin polymer nói riêng đòi hỏi khả năng xử lý khá tinh tế trong quá trình hoạt động. Những điều bạn cần nhớ khi sử dụng pin Li─Pol:

Sạc pin quá mức có hại (trên 4,2 volt cho mỗi cell pin);
Không được phép đoản mạch;
Không thể chấp nhận việc phóng điện với dòng điện dẫn đến làm nóng pin hơn 60 độ C;
Pin không thể bị giảm áp suất;
Không xả pin dưới 3 volt;
Làm nóng trên 60 độ là không thể chấp nhận được;
Lưu trữ xả thải là không được phép.

Việc không tuân thủ các quy tắc này có thể dẫn đến hỏa hoạn ở mức tồi tệ nhất và tốt nhất là mất công suất đáng kể.

Về vấn đề này, chúng tôi có thể đưa ra một số khuyến nghị để sử dụng an toàn pin lithium polymer. Trước tiên, bạn nên mua bộ sạc chất lượng cao và đặt các cài đặt chính xác trên đó. Ngoài ra, nên sử dụng các đầu nối không cho phép đoản mạch. Hãy chắc chắn để theo dõi dòng điện mà thiết bị tiêu thụ.

Điều cần lưu ý là bạn cần tuân thủ chế độ nhiệt độ và tránh để pin polymer quá nóng. Đây là điểm yếu của tất cả các loại pin lithium. Nếu pin nóng lên tới 70 độ, phản ứng tự phát sẽ bắt đầu trong đó, chuyển năng lượng thành nhiệt. Kết quả là đánh lửa và đôi khi gây nổ. Nếu có thể kiểm soát được điện áp của ắc quy thì cần theo dõi đặc biệt chặt chẽ vào cuối quá trình xả.

Một lý do khác khiến pin lithium bị hỏng là do hiện tượng giảm áp suất. Trong mọi trường hợp không được để không khí lọt vào bên trong hộp pin polymer. Ban đầu, hộp được niêm phong và không bị va đập hoặc rơi. Nếu bạn đang hàn dây dẫn thì bạn cần thực hiện việc này cực kỳ cẩn thận.

Trước khi bảo quản pin polymer, nên sạc pin một nửa. Pin nên được bảo quản ở nơi mát mẻ, tránh ánh nắng trực tiếp. Giống như tất cả các loại pin, pin lithium polymer có khả năng tự phóng điện, nhưng ít hơn so với pin chì hoặc kiềm.