17.4.3.2 Литий-полимерные аккумуляторы

В основе литий-полимерного аккумулятора лежит обнаруженное явление перехода некоторых полимеров в полупроводниковое состояние в результате внедрения в них ионов электролита. Проводимость полимеров при этом возрастает более чем на порядок.

К настоящему времени серийно выпускаются источники тока со следующими группами электролитов:

• Сухие полимерные электролиты;

• Гель-полимерные гомогенные электролиты;

• Неводные растворы солей лития, сорбированные в микропористой полимерной матрице.

Современные литий-полимерные аккумуляторы обеспечивают удельные характеристики, сравнимые с характеристиками литий-ионных аккумуляторов. Благодаря отсутствию в них жидкого электролита они гораздо безопаснее в эксплуатации. Кроме того, литий-полимерные аккумуляторы более компактны и могут быть выполнены в любой конфигурации. Их контейнер может быть выполнен из металлизированного полимера. Это позволяет создавать ультратонкие призматические аккумуляторы.

Например, компания SONY выпускает ультратонкие призматические аккумуляторы с графитовым анодом, анодом из LiCoO₂ и гель-полимерным электролитом. Номинальное напряжение составляет 3,7 В, конечное напряжение разряда – 3,0 В. При разряде током до 1С_Н разрядная емкость практически не изменяется, а при разряде током 3С_Н разрядная емкость уменьшается на 15 %. Диапазон рабочих температур составляет −20…+60⁰ С. При температуре −10⁰ С емкость аккумулятора уменьшается до 0,8 С_Н, а при −20⁰ С уменьшается до 0,5 С_Н.

Процесс заряда литий-полимерных батарей подобен заряду литий-ионных батарей. Время их заряда составляет обычно 3…5 часов.

17.4.3.3 Батареи из литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов

Литиевые батареи большой емкости и с большим напряжением реализуются в виде последовательной цепочки отдельных аккумуляторов или в виде сложной системы параллельно-последовательных соединений аккумуляторов малой емкости. В обоих случаях необходима система внешней электронной защиты от перезаряда и переразряда отдельных аккумуляторов, составляющих батарею.

Литиевые батареи коммерческого назначения имеют наиболее совершенную защиту среди всех типов батарей. Такой уровень защиты обусловлен высокой степенью опасности при нарушении правил эксплуатации таких батарей. Обычно в схеме защиты литиевых батарей используется ключ на униполярном транзисторе, который при достижении на элементе батареи напряжения 4,20 В открывается и тем самым прекращает процесс заряда. Кроме того, имеющийся термопредохранитель при нагреве батареи до 90⁰ С отключает цепь ее нагрузки, обеспечивая тем самым ее тепловой режим. Помимо этого в каждый элемент аккумулятора встраивается защитный выключатель, который при достижении порогового давления внутри корпуса, равного 1034 кПа (10 кг/м²), разрывает цепь нагрузки. Есть также система защиты от глубокого разряда, которая следит за напряжением батареи и разрывает цепь нагрузки, если оно снизится до 2,50 В на элемент (рис.17.35). Вся система управляется обычно микроконтроллером.

2