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Le type de batterie rechargeable connu sous le nom lithium polymère, ou plus rarement batteries au lithium-polymère-ion (en abrégé Li-Poly ou LiPo) est une société de développement technologique "accumulateur lithium-ion.

La principale caractéristique qui les différencie est que 'électrolyte en sel lithium Il ne se trouve pas dans un solvant organique, comme dans la conception lithium-ion largement utilisé, mais se trouve dans un composite de polymère solide, tel que le polyacrylonitrile. Il y a beaucoup d'avantages à ce type de construction, qui le rendent supérieur aux batteries lithium-ion de conception classique, y compris le fait que le polymère solide est non inflammable (contrairement au solvant organique que les cellules Li-ion utilisent) et ces batteries ils sont donc moins dangereuses si elles sont endommagées.

introduction

Les cellules qui sont aujourd'hui vendus comme des batteries lithium-ion polymère ils ont un schéma différent de l'ancien lithium cellulaire ion. Contrairement aux cellules lithium-ion, qui étaient contenues dans de petits récipients rigides en métal cylindrique ou prismatique (nid d'abeilles), les cellules en cours de polymère ont une structure flexible, de pliage des feuilles (souvent en stratifié de polymère), et encore contiennent un solvant organique. La différence majeure entre les cellules au lithium-ion polymère et les cellules disponibles dans le commerce est que dans ce dernier, la presse de récipient rigide réciproquement électrodes et le séparateur, tandis que dans ceux de ce polymère de pression externe ne soit pas nécessaire, parce que les « feuilles » et l'électrode « feuilles » du séparateur (diélectrique) Ils sont stratifiés les uns des autres.

histoire

Les batteries de polymère lithium-ion sont apparus dans le commerce électronique grand public destinés uniquement 1996. Auparavant, il était une invention soviétique sous secret militaire, mais est également titulaire complexe militaro-industriel États-Unis. La technologie a été mis à la disposition des consommateurs l'industrie quelques années seulement après chute du mur de Berlin.

avantages

Puisque vous n'avez pas besoin de tout type de récipient métallique, la batterie peut être plus léger et en forme pour occuper l'espace réservé à la nourriture. Comme ils ont un emballage plus dense, sans espaces entre les cellules cylindriques et sans stockage, la densité énergétique des batteries Li-Poly a augmenté de plus de 20% par rapport à une batterie au lithium-ion traditionnelle et est environ trois fois plus que les batteries NiCd et NiMH.

La tension des cellules Li-Poly varie d'environ 2,7 V (décharge) à environ 4,23 V (à pleine charge), et les batteries Li-poly doit être protégé contre les excès de charge en limitant la tension appliquée à pas plus de 4,235 V par cellule utilisée dans une combinaison d'entre eux en série. Au cours de la décharge due à une charge de travail, celui-ci devra être enlevée et rechargée le plus rapidement possible lorsque la tension tombe au-dessous d'environ 3,0 V par cellule (si elle est utilisée dans une combinaison en série), sinon la batterie en conséquence ne peut pas être chargé plus longue.

Dans la première étape du développement de la technologie lithium-polymère a eu des problèmes en raison de la résistance interne.

Un autre défi peut le moins et plus courant de décharge de temps de charge en comparaison des technologies déjà matures. Les batteries Li-Po nécessitent généralement plus d'une heure pour une recharge complète. Certaines améliorations de conception récentes ont augmenté la décharge de courant maximum de deux à 15 ou même 20 fois la capacité de la cellule (courant de décharge ampère, la capacité de la cellule à ampère-heure « Ah »). En Mars 2005 Toshiba Il a annoncé un nouveau projet qui fournit un rapport de charge beaucoup plus rapide (environ 1-3 minutes). Ces batteries ont pas encore atteint le marché, mais devrait avoir un effet perturbateur sur les produits électriques et électroniques en particulier pour les voitures électriques, électronique grand public et plus particulièrement nell'elimodellismo, modèles réduits d'avions et modèle de voiture. Depuis la fin 2009, le marché certains lecteurs mp3 il ne faut que trois minutes pour recharger.

Avantages et inconvénients

Par rapport aux batteries Li-ion, les batteries Li-Ion ont un taux plus élevé de dégradation dans le cycle de vie. Quoi qu'il en soit, récemment, les fabricants ont dit qu'ils avaient atteint un certain nombre de 500 cycles de charge / décharge avant que la capacité est réduite de 80% (voir Sanyo). Une autre variante du polymère de lithium batteries est la « batterie rechargeable au lithium en couche mince » qui a permis de plus de 10 000 cycles de charge et de décharge.

L'un des grands avantages de la technologie Li-Poly est que les fabricants peuvent façonner la forme plus ou moins comme ils veulent batteries, cela peut être important pour les fabricants de téléphones mobiles travaillant constamment sur les téléphones plus petits et plus petits, mince et léger. Un autre avantage de la batterie au lithium-polymère par rapport aux batteries Ni-Cd (nickel-cadmium) et NiMH (au nickel-metalidruro) est que le courant de charge d'évacuation est beaucoup plus petite.

L'un des principaux défauts de la technologie est la nécessité d'utiliser un chargeur spécifique, pour prévenir les incendies et les explosions. La batterie peut exploser si court-circuité, en raison de la très faible résistance interne et le courant passant de montée subite consécutive énorme à travers la cellule. En outre, une cellule Li-Poly peut facilement enflammer si perforé, dans lequel les batteries sont, dans diverses applications, couvertes par un boîtier en plastique qui devrait empêcher des applications spécifiques forature.In (par exemple. Voitures radiocommandés), des commandes électroniques, ils sont en outre nécessaires un couple de moteurs électriques connectés à la cellule, afin de contenir les courants de décharge et par conséquent d'endommager la batterie.

Un problème de batteries au lithium est la fourniture de la matière première: lithium est disponible dans la nature en quantité limitée et nécessite des procédés d'extraction particulièrement complexes et coûteuses; le marché est dans les mains de quelques producteurs, FMC et CHEMETALL.

applications

Les batteries polymères ont gagné en popularité dans le monde du modèle Airplanes, où le double avantage de réduire le poids et l'augmentation du temps de travail peut justifier suffisamment le prix.

La technologie Li-Ion gagne du terrain dans PDA, ordinateurs portables et de poche où une forme miniaturisée et densité d'énergie compense largement le coût des produits a augmenté.

Ces batteries peuvent également alimenter la prochaine génération de voitures électriques. Le coût d'une voiture électrique de ce type est maintenant hors de l'entreprise, mais les partisans disent que, en augmentant le coût de production diminuera inévitablement.

Les batteries au lithium sont aussi souvent utilisés dans presque tous les domaines du modèle dynamique.

De plus en plus fréquente est l'utilisation de ces piles softair.

technologie

Il existe actuellement deux technologies sur le marché, les deux sont Li-Ion-Polymère (où se trouve Poly pour « électrolyte / séparateur de polymère.) Ils sont appelés » batteries polymères électrolytique ".

L'idée est d'utiliser un polymère perméable aux ions à la place de la combinaison traditionnelle d'un séparateur microporeux et un électrolyte liquide. Cela promet non seulement une meilleure sécurité, étant donné que l'électrolyte polymère ne brûle pas facilement, mais aussi la possibilité de réaliser des batteries très minces, car ils ne nécessitent pas une pression appliquée à la cathode-anode « sandwich ». L'électrolyte polymère va assurer l'étanchéité à la fois des électrodes en tant que colle.

La conception est: anode (Li ou carbone-Li) / séparateur conducteur électrolyte / cathode polymère (LiCoO2 ou LiMn2OU4)

réaction typique:

  • anode: Carbon-Li (x) - xLi + - xet-
  • Séparateur: Li + conduite
  • cathode: Li (1-x) CoO2 + xLi + + xet-

Le séparateur électrolyte polymère / peut être vraiment un polymère solide (oxyde de polyéthylène, PEO) + LiPF6 ou d'autres sels conducteurs + SiO2 ou d'autres charges présentant de meilleures caractéristiques mécaniques (ces systèmes ne sont pas encore disponibles sur le marché). Certains pensent de l'utilisation du lithium métallique comme l'anode, tandis que d'autres préfèrent utiliser l'intercalation de carbone d'anode le plus sûr.

Les deux technologies utilisent PVdF (polymère) gélifiée avec des solvants classiques et leurs sels, tels que EC / DMC / DEC etc. La différence entre les deux technologies est qu'une (technologie Bellcore / Telcordia) utilise LiMn2OU4 en tant que cathode et l'autre, LiCoO, plus conventionnel2.

D'autres, plus « exotiques » (mais pas encore disponibles dans le commerce) batteries Li-poly utilisent une cathode durcie. Par exemple, MOLTECH développe une batterie avec une cathode en matière plastique conductrice.

Une autre proposition consiste à utiliser des composés organiques du soufre pour la cathode en combinaison avec un polymère conducteur tel que la polyaniline. Cette approche promet une plus grande capacité de puissance (résistance interne plus faible) et une augmentation de la capacité de décharge, mais a actuellement des problèmes avec le nombre de cycles et les coûts de production.

notes


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