Li-Polymer akku on yleisin akkutekniikka, jota käytämme päivittäin. Mutta tiedätkö Li-polymeeriakkujen toimintaperiaatteen ja rakenteen?
Li-polymeeriakkujen toimintaperiaate ja rakenne ovat identtiset Li-ion-akkujen kanssa. Nämä akut toimivat periaatteella deinterkalaatio ja litiumionien interkalaatio positiivisista elektrodimateriaaleista negatiivisiin elektrodimateriaaleihin. Tarkastellaan ensin li-polymeeriakun valmistusprosessia.
Sandwich-maiset kennot (kuva 2) koostuvat grafiittielektrodista (negatiivinen), litiummetallioksidielektrodista (positiivinen) ja erotuskerroksesta. Litiummetallioksidi perustuu mangaani-, nikkeli- tai kobolttioksidiyhdisteisiin tai niiden seokseen.
Tietyissä kennoissa, joissa on alhaisempi jännitetaso, käytetään vaihtoehtona rautafosfaattia Li-rautafosfaattikennojen muodossa. Koostumus vaikuttaa akun ominaisuuksiin ja vaihtelee valmistajan ja laatuluokan mukaan.
Kuva 2. Li-ion kennojen perusrakenne. Kaavio: © Siegenin yliopisto
Merkittävät kriteerit, jotka erottavat Li-polymeeriakut muun tyyppisistä kennoista:
oLi-ion kennoissa on kiinteä kotelo ruostumattomasta teräksestä tai alumiinista. Kotelo on yleensä lieriömäinen ("pyöreät kennot"). Saatavilla on kuitenkin myös suorakaiteen muotoisia muotoja.
Haitat: suhteellisen korkeat työkalukustannukset kotelon valmistukseen; rajoitetut mitat.
Edut: vankka, mekaanisesti vahva kotelo, mikä tekee akun vahingoittumisen vaikeaksi. Laserhitsausprosessi tiivistää solut.
Li-polymeerikennoissa, jotka tunnetaan myös pehmeinä tai pussikennoina, on ohut ja hieman "pehmeä" kotelo – kuten pussi – valmistettu syvävedetystä alumiinifoliosta. Pääosin prismaattinen kotelo voidaan valmistaa helpommin ja edullisemmin kuin litiumionikennojen kovat kotelot. Myös muut komponentit ohuissa kalvoissa (< 100 µm) voidaan valmistaa massatuotantona suhteellisen alhaisin kustannuksin.
Solut ovat kevyitä, ohuita ja niitä voidaan valmistaa monenlaisia muotoja ja kokoja. Voidaan saavuttaa sekä suuria muotoja että alle 1 mm:n korkeuksia. Solut vaativat kuitenkin huolellista mekaanista käsittelyä.
Kotelokalvo on päällystetty molemmilta puolilta muovilla. Sisäpuoli: polyolefiinia, kestää solukomponentteja. Ulkopuolelta: polyamidi, kestää ulkoista ympäristöä. Tämä vedenpitävä laminaatti on hitsattu ja ympäröi kennoa, joka sisältää katodin, anodin ja erottimen.
Deflektorin toteutus terassin alueella oli kriittinen kohta. Deflektoriin hitsattu lisäkalvo lisää tiiviyttä tällä "kotelon" hitsausalueella.
o Elektrodisarja: Li-polymeeriakuissa elektrodisarja koostuu hiilipohjaisesta aineesta (grafiitti+lisäaineet), joka on liimattu metallisubstraatille. Katodi koostuu kolmiulotteisista litioiduista kobolttioksideista tai nikkeli/mangaani/koboltti (NMC) sekaoksideista, jotka on myös liimattu metallisubstraatille. Deflektorit ovat molemmissa elektrodeissa. Ne kierretään ytimen ympärille yhdessä erottimen kanssa, tavallisesti kolmikerroksinen polyolefiini. Ydin koostuu yleensä litteästä tapista suorakaiteen muotoisen käämin muodostamiseksi. Käämitys on pussin kalvon pohjassa, joka on osittain taitettu ja asetettu käämin päälle. Tiiviste syntyy hitsaamalla kalvo.
o Suunnittelu: Etuna on lähes rajaton koko- ja muotovalikoima jäykän teräskotelon puutteen ja kompaktin rakenteen ansiosta. Erityisesti mahdollisuus suunnitella erittäin litteitä kennoja erottaa Li-polymeeriakkutekniikan muista. Tällaiset akut voivat olla ohuempia kuin 1 mm.
Tämä johtaa merkittävään suunnitteluvapauteen lopputuotteelle. Yksittäiset mitat voidaan toteuttaa myös pienille eräkokoille, kun taas akulle varattu tila voidaan hyödyntää täysillä.
o Energiatiheys: Näiden solujen energiatiheys on korkeampi kuin muiden tyyppien. Li-polymeerikennoilla on kokonaispainoon verrattuna hieman suurempi energiatiheys kuin Li-ion-kennoilla. Li-ion-akkujen tapaan ne voidaan helposti kytkeä rinnakkain, mikä mahdollistaa suuremman kapasiteetin.
o Itsepurkaus: LiPo-kennojen lisäetu on niiden suhteellisen alhainen itsepurkaus.
Ne tulee kuitenkin suojata ylilataukselta, syväpurkaukselta ja äärimmäisiltä lämpötiloilta.
o Hyväksyntä: Li-polymeerikennojen leviäminen markkinoille vahvistaa tämän tekniikan edut ja hyväksynnän. Monet markkinoilla olevista soluista on sertifioituja. Ennen tietyn solun käyttöä tulee tarkistaa, onko sillä hyväksyntä ja onko valmistajalla tuotantoon tarvittavat työkalut
VTC Power Co., ltd, litiumpolymeeriakku, litiumpolymeeriakku, litiumpolymeeriakku, litiumioniakku, litiumioniakku, litiumpolymeeriakku, räätälöity litiumakku
