Geschiedenis van lithium-polymeerbatterijen

Geschiedenis van lithium-polymeerbatterijen

 2023-5-12

   Lithium-ion-polymeerbatterijen zijn geëvolueerd van lithium-ionbatterijen. Het belangrijkste verschil is dat de elektrolyt van lithiumzouten in batterijen wordt gedragen door vaste polymeren zoals polyethyleenglycol of polyacrylonitril, in plaats van organische oplossingen die in lithium-ionbatterijen worden gebruikt. Lithium-ionbatterijen hebben de voordelen van lagere productiekosten, een flexibelere selectie van verpakkingsvormen, betrouwbaarheid en duurzaamheid in vergelijking met lithium-ionbatterijen. Het nadeel is dat de laadcapaciteit klein is. Lithium-polymeerbatterijen verschenen voor het eerst in consumentenelektronica rond 1995.

    De commerciële lithium-ionbatterijen die tegenwoordig worden geproduceerd, zijn verpakt in een elastische, gelamineerde verpakking met zachte film, die verschilt van cilindrische lithium-ionbatterijen met metalen harde omhulsels. De harde schaal van lithium-ionbatterijen moet druk uitoefenen om de isolator en elektrode aan elkaar te bevestigen, terwijl lithium-polymeerverpakkingen deze druk niet vereisen (de meeste niet) omdat de elektrodeplaten en isolatoren op elkaar zijn gestapeld. Door het ontbreken van een metalen harde schaal kan dit accupakket zijn gewicht met 20% verminderen ten opzichte van de harde accu zelf.

   De spanning van lithium-ionbatterijen varieert tussen 2,7 volt (ontladen) en ongeveer 4,23 volt (volledig opgeladen). Om overladen te voorkomen, moet de spanning van elke lithium-ionbatterij worden beperkt tot 4,235 volt of minder wanneer deze in serie is verpakt.

   In de vroege ontwikkelingsfasen hebben lithium-ionbatterijen het probleem van een hoge interne weerstand. Andere beperkingen zijn onder meer een langere oplaadtijd en een lagere maximale ontlaadcapaciteit in vergelijking met bestaande batterijen. In december 2007 kondigde Toshiba een nieuw ontwerp aan dat sneller kon opladen. Verwacht wordt dat dit product de marktstructuur van bestaande consumentenelektronica, elektrisch gereedschap en elektrische voertuigen aanzienlijk zal veranderen wanneer het in mei 2008 wordt gelanceerd. Recentere ontwikkelingen hebben geleid tot een toename van de maximale ontlaadstroom van ongeveer tweemaal de oorspronkelijke capaciteit (in ampère-uur) tot 65 of zelfs 90 keer, waarmee ook het doel van snelladen is bereikt.

    Lithium-ionbatterijen hebben ook een langere levensduur. De afgelopen jaren is beweerd dat batterijen duizend herhaalde laad- en ontlaadcycli kunnen voltooien voordat ze afnemen tot 80% van hun capaciteit, wat beter is dan de 300 tot 500 cycli van lithium-ionbatterijen. Er wordt echter benadrukt dat 100% volledig ontladingsverlies het grootste is. Volgens de onderhoudsinstructies van de fabrikant zal de dempingssnelheid verder vertragen als er elke keer slechts 85% van de ontlading overblijft met enige marge, en kan deze onder dergelijke gebruiksomstandigheden meer dan 5000 cycli bereiken. En een ander type lithiumbatterij, " dunne film lithiumbatterij", heeft een cycluscapaciteit van meer dan 10.000 cycli.