Wie viel wissen Sie über die Struktur von Lithium-Polymer-Batterien?

Mit wie viel Batterien im Allgemeinen in den letzten Jahrzehnten an Popularität gewonnen haben, erwarten Ingenieure und Wissenschaftler fast nie, dass normale Leute keine Ahnung von Batterien haben, insbesondere von Lithium-Polymer-Batterien . Die gute Frage bleibt jedoch, wie viel Sie über Lithium-Polymer-Batterien wissen.

Wissen Sie zunächst, dass die Lithium-Polymer-Batterie allgemein als LiPo-Batterie bezeichnet wird? Nun, sie sind es und genau wie der Name schon sagt, sind Lithium-Polymer-Batterien so konzipiert, dass sie mit Lithium-Ionen-Technologie funktionieren. Im Gegensatz zu normalen flüssigen Elektrolyten, die in anderen Batterietypen verwendet werden, sind sie trotz der fortschrittlichen Technologie, die in ihrem Design verwendet wird, auch taschenfreundliche wiederaufladbare Batterien . LiPo-Akkus sind auf das Gewicht der Geräte ausgelegt, für die sie verwendet werden sollen, z. B. weniger schwere Mobiltelefone, Flugzeuge und bestimmte Autos.

LiPo-Batterien sind nicht die einzigen Arten von lithium-batterien, die in der Branche entwickelt wurden. LiPo-Batterien unterscheiden sich von anderen lithium-batterien aufgrund der Art ihrer Ionen, die zusammengesetzte Elektrolyte tragen. Um Ihnen das Verständnis des LiPo-Akkus zu erleichtern, überprüfen wir anhand der einfachsten Begriffe, was genau einen LiPo-Akku von einem Lithium-Ionen- oder Li-Ionen-Akku unterscheidet.

Der grundlegendste Unterschied ist das Material, aus dem die Elektrolyte hergestellt werden, die beim Entwerfen der Batterien selbst verwendet werden. Li-Ionen bestehen aus flüssigen Elektrolyten, LiPo-Batterien aus festen gelartigen Polymeren anstelle von flüssigen Elektrolyten. Die Kosten sind für Li-Ionen-Batterien günstiger und ihre Energiedichte ist höher. Während diese Faktoren das Li-Ion attraktiver erscheinen lassen, passen sie nicht zum LiPo-Akku, der sicherer ist, viel weniger wiegt, wiederaufladbar ist und eine längere Ladezeit hat.

Nachdem Sie nun wissen, was den LiPo-Akku auszeichnet, beschreiben wir kurz die Struktur des LiPo-Akkus. LiPo ist die bevorzugte Wahl anstelle anderer wiederaufladbarer Batterien wie NiMH oder NiCad, vor allem wegen seines hohen Verhältnisses von Energiespeicherdichte zu Gewicht (LiPo-Batterien können zwar mehr wiegen, mehr Energie reservieren als fast alle anderen Batterien) gleichmäßiger Spannungsausgang. Es kann bei Nichtgebrauch sicher entladen und genauso schnell aufgeladen werden. Schließlich ermöglichen LiPo-Akkus die Anpassung von Spannung und Energieabgabe und sind in verschiedenen Größen und Formen erhältlich.

Der LiPo-Akku ist vielleicht die innovativste Entdeckung für den elektrischen RC. Er wird für Hubschrauber, Flugzeuge und Drohnen mit mehreren Rotoren und nicht nur für mobile Geräte verwendet, und sie sind besser dran. LiPo-Batterien ermöglichen die elektronische Stromversorgung dieser Geräte und nicht über Kraftstoffe.

Vollständige Anleitung zur Struktur der Lithium-Polymer-Batterie

· Die Beutelzelle und der Koffer

Der beste Ort, um mehr über die LiPo-Batteriestruktur zu erfahren, ist die Verpackung. der Beutel.

Die RC LiPo-Batteriezelle selbst befindet sich in einem schützenden, formbaren Kunststoffgehäuse, das als Beutelzelle bezeichnet wird. Eine Beutelzelle ist für den sicheren Transport einer mehrzelligen Batterie ausgelegt. Das flache Design ermöglicht das Stapeln mehrerer Zellen, ohne Lufträume wie bei rundzelligen Batteriegehäusen zu verschwenden. Durch das Kunststoffmaterial wiegt die Batterie weniger. Andere lithium-akkus wie der Li-Ion 18650 wiegen mindestens 20% mehr als ein normaler LiPo-Akku, der genauso viel Energie liefert.

Der Zellbeutel ist durch eine Hülle geschützt; harter oder weicher Fall. Das harte Gehäuse ist die bevorzugte Wahl für Maschinen, die ständigen Stößen und rauem Gebrauch ausgesetzt sein können, wie z. B. Kraftfahrzeuge. Sie ermöglichen einen erhöhten Batterieschutz und wiegen mehr als das weiche Gehäuse.

Das Hardcase wird außerdem mit einem Bullet-Anschluss geliefert, der den Zugang zur symmetrischen Verkabelung und Hauptstromversorgung ermöglicht. Die Softcase-LiPo-Batterien eignen sich besser für RC-Luftfahrzeuge. Sie werden als Schrumpffolie (leicht) geliefert, die die Batteriezellen häufig mit einer dünnen Schaumschutzschicht bedeckt. Die ausgewogene Verkabelung und die Hauptstromversorgung sind direkt mit den Batteriezellen verlötet, um das Gewicht zu verringern und Verbindungsfehler zu vermeiden.

· Die Spannungs- und Zellenzahl

Normalerweise wird die Spannung der LiPo-Batteriezelle für eine einzelne Zelle auf 3,7 V eingestellt. Batterien mit höherer Spannung haben mehrere Zellen wie die 7,4-V-Batterie mit.

Daher wird es als 2S-Akkupack bezeichnet, der innerhalb seiner Zwei-Zellen-Serie enthalten ist. Das 3S enthält drei Zellen.

· Die Kapazität (Leistung)

Die Kapazität oder Leistung des LiPo-Akkus ist das Maß dafür, wie viel Energie die Batteriezelle aufnehmen kann.

Ähnlich wie beim Kraftstofftank eines Autos ist die Kapazität die Energiereserve des und wird in Milliamperestunden oder kurz mAh gemessen. Diese Messung zeigt uns, wie viel Energie verbraucht würde, wenn sie innerhalb einer Stunde entladen würde.

· Die Entladungsbewertung (C-Bewertung)

Die C-Bewertung ist viel weniger leicht zu verstehen, da sie nicht unbedingt einen offensichtlichen Einfluss auf die Wirksamkeit des LiPo-Akkus hat, wie dies bei der Kapazität oder Leistung der Fall ist.

Wir verstehen dies und um Ihnen zu helfen, die C-Bewertung zu verstehen, beschreiben wir sie einfach als die Zeit, die ein LiPo-Akku bei Nichtgebrauch sicher entladen werden kann. Seine Messung ist eine direkte Ableitung der Batteriekapazität.

· Der innere Widerstand

Dies ist, wie gut und wie viel Energie ein LiPo-Akku an die Maschine liefern kann, an die er angeschlossen ist.

Wenn diese Zahl hoch ist, geht viel Energie, die die Batterie erzeugt, in Form von Wärmeenergie verloren, was darauf hinweist, dass die Batterie ineffizient ist. Sie sollten auch wissen, dass LiPo-Akkus so konstruiert sind, dass eine geringere Kapazität oder C-Bewertung einem höheren Innenwiderstand entspricht.

Verschiedene Hersteller versuchen, diese Beziehung durch ihre Designs abzumildern, aber es ist sicherer, beim Kauf Ihres LiPo-Akkus auf einen niedrigen Innenwiderstandswert zu achten.

Arten von Lithium-Polymer-Batteriestrukturen

Lithium-Polymer-Batterien unterscheiden sich strukturell an verschiedenen Grenzen. Sie können sich strukturell in Form, Dicke, Entladungsrate, Betriebstemperaturen, Technologie und den für ihre Konstruktion verwendeten Komponentenmaterialien unterscheiden. Wir würden diese strukturellen Unterschiede im Detail betrachten.

LiPo-Akkus können in sehr vielen Größen geliefert werden, wobei die quadratischen LiPos die gebräuchlichsten sind und sehr einfach zu entwerfen und herzustellen sind. Wir haben auch Batterien mit kreisförmigen Formen, die flachen Tasten sehr ähnlich sind. Diese kreisförmigen LiPo-Batterien haben eine höhere Energiedichte und wurden als Ersatz für die weniger effizienten Knopfbatterien mit viel geringeren Entladungsraten hergestellt.

Zu den anderen Typen gehören die LiPo-Batterien, die wie digitale Zigaretten aussehen. Sie haben eine zylindrische Form und passen perfekt zu Batterien mit zylindrischen Formen. Der technologische Fortschritt bei Mobilgeräten hat das Design der kurvigen LiPo-Batterien gerechtfertigt, die in Geräten wie intelligenten Armbändern und Uhren verwendet werden. Der in Bluetooth-Geräten und Kopfhörern verwendete LiPos ist wie der Mond geformt. Wir sehen, dass mit der Entwicklung einer Technologie für Geräte, Maschinen und Werkzeuge auch die strukturellen Formen von LiPos weniger regelmäßig werden.

Ein weiterer zu berücksichtigender struktureller Unterschied ist die Breite und Dicke des LiPo-Akkus. Es gibt Standard-LiPo-Batterien mit einer Dicke von 2 mm bis 15 mm und ultradünne LiPo-Batterien mit einer Dicke von 0,4 mm bis 2 mm, die für technologisch fortschrittliche Geräte besser geeignet sind. LiPo-Akkus haben auch unterschiedliche Entladeraten. die Standard-C-Bewertung von 0,2 mit einer Spitzenentladungsrate von 2C und die Hochentladungsbatterien, die in den neuesten RC-Maschinengeräten verwendet werden, deren Entladeströme viel größer sein müssen.

Bei niedrigen Temperaturen arbeitet der LiPo-Akku bei -40 ° C und bei -50 ° C sogar noch niedriger und eignet sich für Arbeiten in kalten Umgebungen. Die normale Arbeitstemperatur und die Betriebsrate für einen LiPo-Akku liegen bei -20 ° C bis + 60 ° C mit einer Ladetemperatur von 0 ° C bis 45 ° C, die in normalen Geräten und Gadgets verwendet wird. Das direkte Gegenteil der Niedertemperatur-LiPo-Batterien sind die Hochtemperaturbatterien mit einer Temperatur von bis zu 50 ° C und 60 ° C.

Wenn es um Materialien und Technologien für LiPo-Batteriekomponenten geht, die den Lithium-Kobaltoxid-Komponententyp abdecken, der am häufigsten aus reinem positivem Kobalt hergestellt wird, das üblicherweise für kleinere Geräte verwendet wird, ist es gut für seinen Lebenszyklus, eine stabile Betriebsspannung und eine eher beeindruckend hohe Energiedichte. Das Nickel-Kobalt-Mangan bietet einen ausgewogeneren Batteriebetrieb als das reine Kobalt und kostet weniger. Sie finden sie in Solargeräten und Fahrzeugen, die mit Strom betrieben werden.

Es gibt auch die Lithium-Mangan-Oxid-Lipo-Batterie, die üblicherweise in Elektromotoren und Fahrrädern zu finden ist. Es hat eine geringere Energiedichte als die zuvor genannten Typen und kostet auch weniger.

Die letzte verfügbare LiPo-Batteriestruktur ist das Lithium-Eisen-Phosphat oder das LiFePO4 aus Lithium, Eisen und Phosphat. Dieser LiPo-Typ hat eine bis zu 2000-mal längere Lebensdauer als die regulären 300 bis 500 Zyklen. Leider sind Spannung und Energiedichte nicht so beeindruckend.

Was ist die Grundstruktur einer Lithium-Polymer-Batterie?

Im Allgemeinen ermöglicht die Grundstruktur der LiPo-Batterie, viel mehr Energie zur Verfügung zu stellen als jede andere Kategorie von Batterien, die bisher in der Welt der Lithiumbatterien entwickelt wurde. Sie sind kritisch für gewichtsempfindliche Geräte, Geräte und Maschinen wie funkgesteuerte Flugzeuge ausgelegt und mobile Geräte.

Die Grundstruktur hat entweder eine zylindrische oder eine rechteckige Form, die aus einem Polyethylenmaterial besteht, das leicht zwischen dem Raum um die Anode und der Kathode durchdrungen werden kann. Die Anode der LiPo-Batterie besteht typischerweise aus Lithium- und CoO2- und Aluminiumfilmen für den Li-Ionen- bzw. Stromkollektor. Die Kathode besteht typischerweise aus Kohlenstoffplattenmaterialien und einem Bronzefilm für die Li-Ionen- und CoO2- bzw. Stromkollektoren. Eine LiPo-Batterie besteht aus einer Lösung eines organischen Elektrolyten.

· Lagerung und Verwendung

Die Hauptkomponente von LiPo ist Lithium, ein Alkalimetall, das reagiert und verbrennt, wenn es Wasser oder Hitze ausgesetzt wird.

Dies geschieht, weil bei extremer Verwendung mehr als genug Sauerstoff- und Lithiumatome durch die Kathoden- bzw. Anodenenden freigesetzt werden, was zu Lithiumkorrosion oder Rost führen kann, wissenschaftlich bekannt als Li2O, das den Innenwiderstand leider erhöht und mehr Energieverlust durch Wärme verursacht. Verwenden Sie LiPo-Batterien länger, indem Sie sie sicher bei Raumtemperatur lagern, wobei die Spannung nach jedem Gebrauch für jede Zelle sicher bei 3,8 V gehalten wird.

Verpacken

Es ist wichtig, fehlerhafte oder fehlerhafte LiPo-Batterien zu entsorgen, da diese gefährlich sind, wenn sie nicht verwendet werden.

Vor der Entsorgung können Sie Ihren LiPo-Akku persönlich entladen und dann in warmem, gesättigtem Salzwasser einweichen, um den Akku vollständig abzuschalten, oder einfach zu den Akku-Recyclern zurückkehren. Lithiumbatterien sind für unsere Umwelt unsicher, wenn sie nicht verwendet werden. Entsorgen Sie sie ordnungsgemäß.