¿Cuánto sabe sobre la estructura de la batería de polímero de litio?

Con la cantidad de baterías que, en general, han ganado popularidad en las últimas décadas, los ingenieros y científicos casi nunca esperan que la gente común no tenga ni idea de las baterías, especialmente las baterías de polímero de litio . La buena pregunta, sin embargo, sigue siendo, ¿cuánto sabe acerca de las baterías de polímero de litio?

Para empezar, ¿sabe que la batería de polímero de litio se conoce comúnmente como batería LiPo? Bueno, lo son y tal como su nombre lo indica, las baterías de polímero de litio están diseñadas para funcionar con tecnología de iones de litio, a diferencia del electrolito líquido normal que se usa en otros tipos de baterías, también son baterías recargables de bolsillo a pesar de la tecnología avanzada empleada en su diseño. . Las baterías LiPo están diseñadas teniendo en cuenta el peso del equipo con el que se deben usar, como teléfonos móviles menos pesados, aviones y automóviles específicos.

Las baterías LiPo no son los únicos tipos de baterías a base de litio que se han diseñado dentro de la industria, las baterías LiPo se diferencian de otras baterías de litio debido a la naturaleza de sus iones de electrolito compuestos que transportan. Para ayudarlo a comprender mejor la batería LiPo, revisaremos qué hace exactamente que una batería LiPo sea diferente de la batería de iones de litio o de iones de litio utilizando los términos más simples.

La diferencia más básica es el material utilizado para fabricar los electrolitos utilizados en el diseño de las baterías, el Li-ion está diseñado con electrolitos líquidos, las baterías LiPo con polímeros sólidos parecidos a un gel en lugar de electrolitos líquidos. El costo es más favorable para las baterías de iones de litio y su densidad de energía es mayor. Si bien estos factores pueden hacer que el Li-ion parezca más atractivo, no son rival para la batería LiPo, que es más segura y pesa mucho menos, es recargable y tiene un tiempo de uso de carga más prolongado.

Ahora que sabe qué hace diferente a la batería LiPo, describamos brevemente la estructura de la batería LiPo. LiPo es la opción preferida en lugar de otras baterías recargables como NiMH o NiCad principalmente por su alta densidad de almacenamiento de energía a las proporciones de peso (las baterías LiPo, aunque pueden pesar más, reservan más energía que casi todas las demás baterías), es la capacidad de proporcionar Salida de voltaje constante. Se puede descargar de forma segura cuando no está en uso y se puede cargar con la misma rapidez y, finalmente, las baterías LiPo permiten ajustar el voltaje, la salida de energía y vienen en una variedad de tamaños y formas.

La batería LiPo es quizás el descubrimiento más innovador para golpear el RC eléctrico, se está utilizando para helicópteros, aviones y drones multirrotor y no solo para dispositivos móviles y les va mejor. Las baterías LiPo permiten alimentar estos dispositivos electrónicamente en lugar de a través de combustibles.

Guía completa para la estructura de la batería de polímero de litio

· El estuche y la celda de la bolsa

El mejor lugar para comenzar a aprender sobre la estructura de la batería LiPo es su empaque; la bolsa.

La propia celda de la batería RC LiPo se almacena en una carcasa protectora de plástico maleable conocida como celda de bolsa. Una celda de bolsa está diseñada para transportar de manera segura una batería de celdas múltiples, el diseño plano se crea para permitir el apilamiento de celdas múltiples sin desperdiciar espacios de aire como en las cajas de batería de celdas redondas. El material plástico hace que la batería pese menos. Otras baterías de litio como la Li-Ion 18650 pesan al menos un 20% más que una batería LiPo normal que proporciona la misma cantidad de energía.

La bolsa de la celda está protegida por un estuche; estuche rígido o blando. La carcasa rígida es la opción preferida para las máquinas que pueden estar expuestas a impactos constantes y un uso rudo, como los vehículos automóviles. Permiten una mayor protección de la batería y pesan más que la carcasa blanda.

El estuche rígido también viene con un conector de bala que le da acceso al cableado balanceado y a la alimentación principal. Las baterías LiPo de estuche blando son más adecuadas para vehículos aéreos RC; vienen como una envoltura retráctil (liviana) que cubre las celdas de la batería a menudo con una fina capa de protección de espuma y el cableado balanceado y la energía principal se sueldan directamente a las celdas de la batería para ayudar a disminuir su peso y detener la falla de conexión.

· El voltaje y el recuento de células

Por lo general, el voltaje de la celda de la batería LiPo se establece en 3.7V para una celda singular, las baterías con un voltaje más alto tienen múltiples celdas como la batería de 7.4V con.

Por lo tanto, se conoce como paquete de baterías 2S que contiene dentro de su serie de dos celdas. El 3S contiene tres celdas en su interior.

· La Capacidad (Poder)

La capacidad o potencia de la batería LiPo es la medida de cuánta energía puede contener la celda de la batería.

Similar al tanque de combustible de un automóvil, la capacidad es la reserva de energía del y se mide en miliamperios hora o mAh para abreviar. Esta medida nos dice cómo se consumiría la energía cuando se descarga en una hora.

· La calificación de descarga (calificación C)

La clasificación C es mucho menos fácil de entender porque no necesariamente tiene un impacto obvio en la eficacia de la batería LiPo como lo hace la capacidad o la potencia.

Entendemos esto y para ayudarlo a comprender qué es la clasificación C, lo describiremos simplemente como cuánto tiempo se puede descargar de manera segura una batería LiPo cuando no está en uso. Su medida es una derivada directa de la capacidad de la batería.

· La Resistencia Interna

Este es el grado de eficacia y la cantidad de energía que una batería LiPo puede entregar a la máquina a la que está conectada.

Si este número es alto, mucha de la energía que genera la batería se pierde en forma de energía térmica, lo que indica que la batería es ineficiente. También debe saber que las baterías LiPo están diseñadas de una manera que sugiere que una menor capacidad o clasificación C equivale a una mayor resistencia interna.

Diferentes fabricantes intentan mitigar esta relación a través de sus diseños, pero es más seguro buscar un valor de resistencia interna bajo al comprar su batería LiPo.

Tipos de estructuras de baterías de polímero de litio

Las baterías de polímero de litio difieren estructuralmente en diferentes fronteras. Pueden ser estructuralmente diferentes en términos de su forma, grosor, velocidad de descarga, temperaturas de funcionamiento, tecnología y los materiales de los componentes utilizados para diseñarlos. Examinaríamos estas diferencias estructurales en detalle.

Las baterías LiPo pueden venir en muchos tamaños, siendo los LiPos de forma cuadrada los más comunes y muy fáciles de diseñar y fabricar. También tenemos baterías que tienen formas circulares, muy parecidas a botones planos; estas baterías circulares de LiPo tienen una mayor densidad de energía y se produjeron como reemplazo de las baterías de botón menos eficientes que tienen tasas de descarga mucho más bajas.

Los otros tipos incluyen las baterías LiPo parecidas a un cigarrillo digital, tienen una forma cilíndrica y se adaptan perfectamente a las baterías con formas cilíndricas. Los avances tecnológicos en los dispositivos móviles han garantizado el diseño de las baterías LiPo con curvas que se utilizan en dispositivos como pulseras y relojes inteligentes. Los LiPos que se utilizan en los dispositivos de diente azul y los auriculares tienen la forma de la luna. Vemos que a medida que se desarrolla una tecnología para dispositivos, máquinas y herramientas, las formas estructurales de los LiPos también se vuelven menos regulares.

Otra diferencia estructural a considerar es el ancho y el grosor de la batería LiPo; hay baterías LiPo estándar de 2 mm ~ 15 mm de grosor y baterías LiPo ultradelgadas de 0,4 mm ~ 2 mm diseñadas para adaptarse mejor a dispositivos tecnológicamente avanzados. Las baterías LiPo también vienen con diferentes velocidades de descarga; el estándar 0.2 C-Rating con un pico de tasa de descarga de 2C y las baterías de alta descarga utilizadas en los últimos dispositivos de maquinaria RC que necesitan que sus corrientes de descarga sean mucho mayores.

A baja temperatura, la batería LiPo funciona a -40 ° C e incluso más baja a -50 ° C adecuada para trabajar en ambientes expuestos al frío. La temperatura de trabajo normal y la tasa de funcionamiento de una batería LiPo son de -20 ° C ~ + 60 ° C con una temperatura de carga de 0 ° C ~ 45 ° C en el rango utilizado en dispositivos y dispositivos regulares. El opuesto directo de las baterías LiPo de baja temperatura son las baterías de alta temperatura que alcanzan los 50C, 60C.

Cuando se trata de la tecnología y los materiales de los componentes de la batería LiPo, el tipo de componente de óxido de cobalto de litio, que es el tipo más común hecho de cobalto positivo puro que se usa comúnmente para dispositivos más pequeños, es bueno para su ciclo de vida, un voltaje de funcionamiento estable y un impresionante densidad de alta energía. El níquel-cobalto-manganeso ofrece una operación de batería más equilibrada que el cobalto puro y cuesta menos. Los encontrará en aparatos de energía solar y vehículos que funcionan con electricidad.

Además, existe la batería Lipo de óxido de manganeso-litio que se encuentra comúnmente en motores eléctricos y bicicletas. Tiene una densidad de energía más baja que los tipos mencionados anteriormente y también cuesta menos.

La última estructura de batería LiPo que está disponible es la de litio-hierro-fosfato o LiFePO4 hecha de litio, hierro y fosfato. Este tipo de LiPo tiene un ciclo de vida más largo hasta 2000 veces más que el ciclo de vida normal de 300 a 500. Lamentablemente, el voltaje y la densidad de energía no son tan impresionantes.

¿Cuál es la estructura básica de la batería de polímero de litio?

En general, la estructura básica de la batería LiPo le permite hacer disponible mucha más energía que cualquier otra categoría de baterías desarrolladas hasta ahora dentro del mundo de las baterías de litio, están diseñadas críticamente para dispositivos, dispositivos y máquinas sensibles al peso, como aviones controlados por radio. y dispositivos móviles.

La estructura básica viene en forma cilíndrica o rectangular que se compone de un material de polietileno que se puede penetrar fácilmente entre el espacio alrededor del ánodo y el cátodo. El ánodo de la batería LiPo se compone típicamente de películas de litio y CoO2 y aluminio para los colectores de corriente y de iones de litio, respectivamente. El cátodo se compone típicamente de láminas de carbono y una película de bronce para los colectores de iones de litio y CoO2 y de corriente, respectivamente. Una batería de LiPo se compone de una solución de electrolito orgánico.

· Almacenamiento y uso

El componente principal de LiPo es el litio, que es un metal alcalino que, cuando se expone al agua o al calor, reacciona y se quema.

Esto sucede porque el uso extremo libera más que suficientes átomos de oxígeno y litio a través de los extremos del cátodo o del ánodo respectivamente, lo que puede causar corrosión u óxido del litio, conocido científicamente como Li2O que lamentablemente aumenta la resistencia interna y causa más pérdida de energía a través del calor. Use baterías LiPo por más tiempo almacenándolas de manera segura a temperatura ambiente con el voltaje mantenido de manera segura a 3.8V para cada celda después de cada uso.

Envolviendolo

Es importante deshacerse de las baterías LiPo defectuosas o defectuosas porque es peligroso tenerlas sin usar.

Antes de desecharla, puede descargar personalmente su batería LiPo y luego sumergirla en agua salada saturada tibia para apagar la batería por completo o simplemente regresar a los recicladores de baterías. Las baterías de litio no son seguras para nuestro medio ambiente cuando no están en uso, conviene desecharlas adecuadamente.