แบตเตอรี่ไฟฟ้าเป็นแหล่งกระแสไฟฟ้าทางเคมีที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ ในแบตเตอรี่ประเภทนี้ กระบวนการทางเคมีภายในแบบพลิกกลับได้เกิดขึ้น ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าจะมีการใช้วงจรซ้ำ (การชาร์จ/คายประจุ) เพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้าและจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในกรณีที่ไม่สามารถเข้าถึงเครือข่ายไฟฟ้าในครัวเรือน

หลักการทำงานของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับความสามารถในการพลิกกลับของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในตัวแบตเตอรี่ การสะสมประจุแบตเตอรี่จะดำเนินการโดยการชาร์จนั่นคือโดยการส่งกระแสไฟฟ้าไปในทิศทางตรงกันข้ามสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าเมื่อแบตเตอรี่หมด

แบตเตอรี่คือแบตเตอรี่หลายก้อนที่เชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นวงจรไฟฟ้าเดียว

ลักษณะสำคัญของแบตเตอรี่คือความจุ ความจุของแบตเตอรี่คือประจุไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้ของแบตเตอรี่ หรืออีกนัยหนึ่ง ความจุของแบตเตอรี่คือปริมาณพลังงานที่แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วจะส่งออกมาเมื่อคายประจุจนถึงแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่อนุญาต ในระบบ SI ความจุของแบตเตอรี่จะวัดเป็นคูลอมบ์ แต่โดยปกติจะใช้หน่วยที่ไม่ใช่ระบบ - แอมแปร์-ชั่วโมง 1 แอมแปร์/ชม. = 3600 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังสามารถระบุความจุของแบตเตอรี่เป็นวัตต์ชั่วโมงได้ด้วย ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของแบตเตอรี่ไฟฟ้าคือแรงดันเอาต์พุตของแบตเตอรี่ เมื่อทราบแรงดันไฟขาออกของแบตเตอรี่แล้ว คุณสามารถแปลงความจุของแบตเตอรี่ที่ระบุเป็นวัตต์-ชั่วโมงเป็นแอมแปร์-ชั่วโมงทั่วไปได้อย่างง่ายดาย

ลักษณะทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับวัสดุของอิเล็กโทรดและองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ ตารางด้านล่างแสดงแบตเตอรี่ไฟฟ้าประเภทที่ใช้บ่อยที่สุด

เมื่อใช้แบตเตอรี่ แรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟจะลดลง เมื่อใช้การชาร์จจนหมด แบตเตอรี่จะหยุดทำงาน ชาร์จแบตเตอรี่จากแหล่งจ่ายไฟ DC ใดๆ ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าในขณะที่จำกัดกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไป กระแสไฟชาร์จซึ่งวัดเป็นแอมแปร์จะอยู่ที่ 1/10 ของความจุที่กำหนดของแบตเตอรี่ (เป็นแอมแปร์ชั่วโมง) แบตเตอรี่บางประเภทมีข้อจำกัดที่แตกต่างกันซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อชาร์จแบตเตอรี่และเมื่อใช้งาน ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ NiMH มีความไวต่อการชาร์จมากเกินไป ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไวต่อการชาร์จเกิน แรงดันไฟฟ้า และอุณหภูมิแวดล้อม แบตเตอรี่ NiCd และ NiMH มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" จะแสดงความจุของแบตเตอรี่ลดลงเมื่อชาร์จแบตเตอรี่ที่คายประจุไม่หมด นอกจากนี้ แบตเตอรี่ประเภทนี้ยังมีการคายประจุเองอย่างมาก กล่าวคือ จะค่อยๆ สูญเสียประจุแม้ว่าจะไม่ได้เชื่อมต่อกับโหลดก็ตาม การชาร์จแบบหยดช่วยต่อสู้กับเอฟเฟกต์นี้

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion)- แบตเตอรี่ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคยุคใหม่ ปัจจุบันแบตเตอรี่ดังกล่าวได้ถูกนำมาใช้ในโทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป แท็บเล็ต รถยนต์ไฟฟ้า กล้องดิจิตอล กล้องวิดีโอ ฯลฯ

เป็นครั้งแรกที่ G.N. พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม ลูอิสในปี 1912 แต่จนกระทั่งช่วงทศวรรษ 1970 ตัวอย่างเชิงพาณิชย์เซลล์ลิเธียมปฐมภูมิเริ่มปรากฏให้เห็นในเชิงพาณิชย์

ในช่วงทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา มีการทดลองจำนวนมาก ในระหว่างนั้นพบว่าเมื่อปั่นจักรยานแหล่งกำเนิดกระแสด้วยอิเล็กโทรดลิเธียมโลหะ เดนไดรต์จะถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวลิเธียม เป็นผลให้เดนไดรต์เติบโตเป็นขั้วบวกและเกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในเซลล์ลิเธียม ซึ่งทำให้อุปกรณ์จ่ายไฟดังกล่าวไม่ทำงาน อุณหภูมิภายในแบตเตอรี่ถึงจุดหลอมเหลวของลิเธียม ส่งผลให้แบตเตอรี่ระเบิด

ในความพยายามที่จะพัฒนาแหล่งพลังงานลิเธียมที่ปลอดภัย วิศวกรได้นำไปสู่การเปลี่ยนโลหะลิเธียมที่ไม่เสถียรในวงจรในแบตเตอรี่ด้วยสารประกอบลิเธียมคั่นระหว่างหน้าในคาร์บอนและออกไซด์ของโลหะทรานซิชัน วัสดุที่ใช้กันมากที่สุดในการสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมคือกราไฟท์และลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO2) ในแบตเตอรี่ดังกล่าว ในระหว่างการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะเคลื่อนที่จากอิเล็กโทรดฝังหนึ่งไปยังอีกอิเล็กโทรดหนึ่งและกลับไปด้านหลัง แม้ว่าวัสดุอิเล็กโทรดดังกล่าวจะมีพลังงานไฟฟ้าจำเพาะซึ่งต่ำกว่าลิเธียมหลายเท่า แต่แบตเตอรี่ที่ใช้วัสดุเหล่านี้ก็ปลอดภัยกว่ามาก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นแรกได้รับการพัฒนาโดย Sony ในปี 1991 ปัจจุบัน Sony เป็นผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมรายใหญ่ที่สุด

ลักษณะเฉพาะ:

ความหนาแน่นของพลังงาน: ตั้งแต่ 110 ถึง 200 W*h/kg

ความต้านทานภายใน: 150 ถึง 250 mOhm (สำหรับแบตเตอรี่ 7.2V)

จำนวนรอบการชาร์จ/คายประจุจนกระทั่งสูญเสียความจุ 20%: จาก 500 ถึง 1,000

เวลาชาร์จเร็ว: 2-4 ชั่วโมง

การชาร์จไฟเกินที่อนุญาต: ต่ำมาก

คายประจุเองที่อุณหภูมิห้อง: ประมาณ 7% ต่อปี

แรงดันไฟฟ้าของเซลล์สูงสุด: ประมาณ 4.2 V (แบตเตอรี่ชาร์จเต็ม)

แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ: ประมาณ 2.5 V (แบตเตอรี่หมด)

กระแสโหลดสัมพันธ์กับความจุ (C):

จุดสูงสุด: มากกว่า 2C

ยอมรับได้มากที่สุด: ไม่เกิน 1C

ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน: -20 °C ถึง +60 °C

อุปกรณ์ .

เริ่มแรกใช้โค้กเป็นขั้วบวก แต่ต่อมาใช้กราไฟท์ ลิเธียมออกไซด์ที่มีโคบอลต์หรือแมงกานีสถูกใช้เป็นแคโทด

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีต่อไปนี้:

บนแคโทด: LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe −

บนขั้วบวก: С + xLi + + xe − → CLi x

ขณะชาร์จแบตเตอรี่จะเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียม

1. ความหนาแน่นของพลังงานสูง

2. การปลดปล่อยตัวเองต่ำ

3. ไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ"

4. ใช้งานง่าย.

ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม

1. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไวต่อการระเบิดเมื่อประจุไฟเกินหรือร้อนเกินไป เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมในครัวเรือนทุกก้อนจึงมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในตัวที่ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ เพื่อป้องกันไม่ให้ประจุไฟเกินและร้อนเกินไป

2. หากไม่ได้ใช้อย่างระมัดระวัง แบตเตอรี่อาจมีวงจรชีวิตสั้นกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น การคายประจุแบตเตอรี่ลึกจะทำลายเซลล์ลิเธียมไอออนโดยสิ้นเชิง

3. สภาพการเก็บรักษาที่เหมาะสมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่ที่ความจุของแบตเตอรี่ 40-50% และที่อุณหภูมิแวดล้อมประมาณ 5 °C อุณหภูมิต่ำเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการสูญเสียความจุต่ำระหว่างการเก็บรักษาระยะยาว

4. เงื่อนไขการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เข้มงวดทำให้การใช้พลังงานทดแทนไม่สะดวกอย่างยิ่ง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากกังหันลมและแผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถให้กระแสไฟคงที่ตลอดวงจรการชาร์จ

ริ้วรอยก่อนวัย

แม้ว่าจะไม่ได้ใช้แบตเตอรี่ลิเธียม แต่แบตเตอรี่ก็จะเริ่มมีอายุทันทีหลังการผลิต

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะสูญเสียความจุเมื่อชาร์จ ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่นิกเกิลและนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ ยิ่งประจุแบตเตอรี่และอุณหภูมิระหว่างการเก็บรักษาสูงเท่าใด อายุการใช้งานก็จะสั้นลงเท่านั้น ควรเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมที่ชาร์จไว้ที่ 40-50% และที่อุณหภูมิ 0 ถึง 10 °C การชาร์จไฟมากเกินไปและการคายประจุมากเกินไปจะลดความจุของแบตเตอรี่ดังกล่าว

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (Li-pol หรือ Li-polymer)- นี่คือการออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทันสมัยที่สุด ใช้วัสดุโพลีเมอร์ที่มีสารตัวเติมนำลิเธียมคล้ายเจลเป็นอิเล็กโทรไลต์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสมาร์ทโฟน โทรศัพท์มือถือ และอุปกรณ์ดิจิทัลอื่นๆ

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ในครัวเรือนทั่วไปไม่สามารถส่งกระแสไฟสูงได้ แต่แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์กำลังพิเศษได้รับการพัฒนาซึ่งสามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ 10 เท่าหรือมากกว่าของค่าตัวเลขของความจุ แบตเตอรี่ดังกล่าวมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในรุ่นที่ควบคุมด้วยวิทยุ เช่นเดียวกับในเครื่องมือไฟฟ้าและในยานพาหนะไฟฟ้าสมัยใหม่บางรุ่น แบตเตอรี่ที่คล้ายกันนี้ใช้ในเทคโนโลยีการแปลงพลังงานเบรกใหม่ - KERS

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

1. ความหนาแน่นของพลังงานสูงต่อหน่วยปริมาตรและมวล

2. การปลดปล่อยตัวเองต่ำ

3. องค์ประกอบที่มีความหนาเล็กน้อย - ตั้งแต่ 1 มม.

4. ความสามารถในการรับแบบฟอร์มที่ยืดหยุ่นมาก

5. ไม่เกิดแรงดันไฟฟ้าตกมากขณะคายประจุ

6. จำนวนรอบการทำงานอยู่ที่ 300 ถึง 500 โดยมีกระแสคายประจุ 2C จนถึงการสูญเสียกำลังการผลิต 20%

ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

1. แบตเตอรี่อาจเกิดอันตรายจากไฟไหม้ได้หากมีการชาร์จไฟมากเกินไปหรือร้อนเกินไป เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมในครัวเรือนทุกก้อนจึงมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในตัวที่ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ เพื่อป้องกันไม่ให้ประจุไฟเกินและร้อนเกินไป ต้องใช้อัลกอริธึมเครื่องชาร์จพิเศษ

2. ช่วงอุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์มีจำกัด องค์ประกอบเหล่านี้ทำงานได้ไม่ดีในสภาพอากาศหนาวเย็น

เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์อาจมีการเสื่อมสภาพ

ความสนใจ! เมื่อใช้เนื้อหาของไซต์ จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยัง

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

ความคิดทางวิศวกรรมมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง: มันถูกกระตุ้นโดยปัญหาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งจำเป็นต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ เพื่อแก้ไข ครั้งหนึ่ง แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม (NiCd) ถูกแทนที่ด้วยนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) และตอนนี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) กำลังพยายามเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) แบตเตอรี่ NiMH จำเป็นต้องแทนที่ NiCd ในระดับหนึ่ง แต่เนื่องจากข้อดีที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของรุ่นหลัง เช่น ความสามารถในการจ่ายกระแสไฟสูง ต้นทุนต่ำ และอายุการใช้งานที่ยาวนาน พวกเขาจึงไม่สามารถทดแทนได้ทั้งหมด แต่แบตเตอรี่ลิเธียมล่ะ? คุณสมบัติของพวกเขาคืออะไร และแบตเตอรี่ Li-pol แตกต่างจาก Li-ion อย่างไร เรามาลองทำความเข้าใจกับปัญหานี้กัน

ตามกฎแล้วเมื่อซื้อโทรศัพท์มือถือหรือคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปเราทุกคนไม่ได้คิดว่าแบตเตอรี่ชนิดใดที่อยู่ภายในและอุปกรณ์เหล่านี้มีความแตกต่างกันโดยทั่วไปอย่างไร และเมื่อต้องเผชิญกับคุณภาพผู้บริโภคของแบตเตอรี่บางชนิดในทางปฏิบัติแล้วเราจึงเริ่มวิเคราะห์และเลือก สำหรับผู้ที่รีบร้อนและต้องการรับคำตอบทันทีว่าแบตเตอรี่ชนิดใดเหมาะสมที่สุดสำหรับโทรศัพท์มือถือฉันจะตอบสั้น ๆ - Li-ion ข้อมูลต่อไปนี้มีไว้สำหรับผู้อยากรู้อยากเห็น

ขั้นแรก ท่องประวัติศาสตร์สั้นๆ

การทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมเริ่มขึ้นในปี 1912 แต่เพียงหกทศวรรษต่อมา ในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 จึงมีการนำแบตเตอรี่เหล่านี้ไปใช้ในอุปกรณ์ในครัวเรือนเป็นครั้งแรก ฉันขอเน้นย้ำว่านี่เป็นเพียงแบตเตอรี่ ความพยายามในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม (แบตเตอรี่แบบชาร์จได้) ในภายหลังล้มเหลวเนื่องจากข้อกังวลด้านความปลอดภัย ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด มีศักยภาพทางเคมีไฟฟ้ามากที่สุดและให้ความหนาแน่นของพลังงานมากที่สุด แบตเตอรี่ที่ใช้อิเล็กโทรดโลหะลิเธียมให้ทั้งไฟฟ้าแรงสูงและความจุที่ดีเยี่ยม แต่จากการศึกษาจำนวนมากในยุค 80 พบว่าการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบเป็นรอบ (การชาร์จ - การคายประจุ) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอิเล็กโทรดลิเธียมซึ่งเป็นผลมาจากความเสถียรทางความร้อนลดลงและมีภัยคุกคามต่อสถานะความร้อน ออกจากการควบคุม เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น อุณหภูมิขององค์ประกอบจะเข้าใกล้จุดหลอมเหลวของลิเธียมอย่างรวดเร็ว และปฏิกิริยาที่รุนแรงจะเริ่มขึ้น โดยจุดไฟให้กับก๊าซที่ปล่อยออกมา ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือลิเธียมจำนวนมากที่จัดส่งไปยังญี่ปุ่นในปี 1991 ถูกเรียกคืนหลังจากเหตุการณ์ไฟไหม้หลายครั้ง

เนื่องจากลิเธียมมีความไม่แน่นอนโดยธรรมชาติ นักวิจัยจึงหันมาสนใจแบตเตอรี่ลิเธียมที่ไม่ใช่โลหะที่ใช้ลิเธียมไอออน หลังจากสูญเสียความหนาแน่นของพลังงานไปเล็กน้อยและได้ใช้ความระมัดระวังในการชาร์จและการคายประจุ พวกเขาจึงได้รับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น

ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักจะเป็นสองเท่าของ NiCd มาตรฐาน และในอนาคต ด้วยการใช้วัสดุออกฤทธิ์ใหม่ คาดว่าจะเพิ่มขึ้นอีกและมีความเหนือกว่า NiCd ถึงสามเท่า นอกจากความจุขนาดใหญ่แล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังทำงานคล้ายกับ NiCd เมื่อคายประจุ (ลักษณะการคายประจุจะมีรูปร่างคล้ายกันและแตกต่างกันเฉพาะแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น)

ปัจจุบันมีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหลายประเภทและคุณสามารถพูดคุยเป็นเวลานานเกี่ยวกับข้อดีและข้อเสียของประเภทใดประเภทหนึ่ง แต่ไม่สามารถแยกแยะตามลักษณะที่ปรากฏได้ ดังนั้นเราจะสังเกตเฉพาะข้อดีและข้อเสียที่เป็นลักษณะของอุปกรณ์เหล่านี้ทุกประเภทและพิจารณาสาเหตุที่นำไปสู่การกำเนิดของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์

ข้อได้เปรียบหลัก

• ความหนาแน่นของพลังงานสูงและเป็นผลให้มีความจุขนาดใหญ่ในขนาดเดียวกันเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ที่ใช้นิกเกิล
• การปลดปล่อยตัวเองต่ำ
• ไฟฟ้าแรงสูงของเซลล์เดียว (3.6 V เทียบกับ 1.2 V สำหรับ NiCd และ NiMH) ซึ่งทำให้การออกแบบง่ายขึ้น - บ่อยครั้งที่แบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์เดียว ผู้ผลิตหลายรายในปัจจุบันใช้แบตเตอรี่เซลล์เดียวในโทรศัพท์มือถือ (จำ Nokia) อย่างไรก็ตาม เพื่อให้มีกำลังเท่ากัน จะต้องจ่ายกระแสไฟฟ้าให้สูงขึ้น และสิ่งนี้ต้องแน่ใจว่ามีความต้านทานภายในขององค์ประกอบต่ำ
• ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา (การดำเนินงาน) ที่ต่ำเป็นผลมาจากการไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำ ซึ่งจำเป็นต้องมีวงจรการคายประจุเป็นระยะเพื่อเรียกคืนความจุ

ข้อบกพร่อง.

เทคโนโลยีการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง มีการอัปเดตทุกๆ หกเดือนโดยประมาณ และเป็นการยากที่จะเข้าใจว่าแบตเตอรี่ใหม่ “ทำงาน” อย่างไรหลังจากเก็บไว้เป็นเวลานาน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะดีสำหรับทุกคนหากไม่ใช่เพราะปัญหาในการรับรองความปลอดภัยในการทำงานและค่าใช้จ่ายสูง ความพยายามที่จะแก้ไขปัญหาเหล่านี้นำไปสู่การเกิดขึ้นของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (Li-pol หรือ Li-polymer)

ความแตกต่างหลักจาก Li-ion สะท้อนให้เห็นในชื่อและอยู่ที่ประเภทของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ ในขั้นต้น ในยุค 70 มีการใช้อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ชนิดแข็งแห้ง ซึ่งคล้ายกับฟิล์มพลาสติกและไม่นำไฟฟ้า แต่ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนไอออน (อะตอมหรือกลุ่มอะตอมที่มีประจุไฟฟ้า) อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์จะเข้ามาแทนที่ตัวแยกที่มีรูพรุนแบบดั้งเดิมที่ชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การออกแบบนี้ทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้น ปลอดภัยยิ่งขึ้น และช่วยให้สามารถผลิตแบตเตอรี่รูปแบบอิสระที่บางและบางได้ นอกจากนี้การไม่มีอิเล็กโทรไลต์ของเหลวหรือเจลช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการติดไฟ ความหนาขององค์ประกอบคือประมาณหนึ่งมิลลิเมตร ดังนั้นนักพัฒนาอุปกรณ์จึงมีอิสระในการเลือกรูปร่าง รูปร่าง และขนาด แม้ว่าจะรวมเอาชิ้นส่วนของเสื้อผ้าไว้ด้วยก็ตาม

แต่จนถึงขณะนี้ น่าเสียดายที่แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์แบบแห้งมีค่าการนำไฟฟ้าไม่เพียงพอที่อุณหภูมิห้อง ความต้านทานภายในสูงเกินไปและไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารสมัยใหม่และการจ่ายไฟให้กับฮาร์ดไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์แล็ปท็อปได้ ในเวลาเดียวกัน เมื่อถูกความร้อนถึง 60 °C หรือมากกว่า ค่าการนำไฟฟ้าของ Li-polymer จะเพิ่มขึ้นถึงระดับที่ยอมรับได้ แต่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในปริมาณมาก

นักวิจัยกำลังพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์อย่างต่อเนื่องด้วยอิเล็กโทรไลต์แข็งแห้งที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง คาดว่าแบตเตอรี่ดังกล่าวจะมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ภายในปี 2548 พวกเขาจะมีเสถียรภาพ สามารถปล่อยประจุได้เต็ม 1,000 รอบ และมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน

ในขณะเดียวกัน แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์บางประเภทก็ถูกใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟสำรองในสภาพอากาศร้อน ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตบางรายติดตั้งอุปกรณ์ทำความร้อนโดยเฉพาะเพื่อรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับแบตเตอรี่

คุณอาจถามว่า: เป็นไปได้อย่างไร? แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์มีจำหน่ายกันอย่างแพร่หลายในตลาด ผู้ผลิตติดตั้งโทรศัพท์และคอมพิวเตอร์ไว้ด้วย แต่ที่นี่เรากำลังบอกว่าแบตเตอรี่เหล่านี้ยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ ทุกอย่างง่ายมาก ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงแบตเตอรี่ที่ไม่มีอิเล็กโทรไลต์แข็งแบบแห้ง เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ขนาดเล็ก จึงมีการเติมอิเล็กโทรไลต์คล้ายเจลจำนวนหนึ่งลงไป และแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้กับโทรศัพท์มือถือในปัจจุบันนั้นเป็นแบตเตอรี่แบบไฮบริดจริงๆ เนื่องจากมีอิเล็กโทรไลต์คล้ายเจล เรียกว่าลิเธียมไอออนโพลีเมอร์จะถูกต้องมากกว่า แต่ผู้ผลิตส่วนใหญ่เพียงแต่ติดป้ายว่าเป็น Li-polymer เพื่อการโฆษณา ให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ประเภทนี้เนื่องจากในขณะนี้เป็นที่สนใจมากที่สุด

แล้วอะไรคือความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่ Li-ion และ Li-polymer ที่เติมอิเล็กโทรไลต์แบบเจล? แม้ว่าคุณลักษณะและประสิทธิภาพของทั้งสองระบบจะคล้ายกันมาก แต่ความพิเศษของแบตเตอรี่ Li-ion polymer (เรียกได้ว่าเป็นแบบนั้น) ก็คือ แบตเตอรี่ยังคงใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง แทนที่ตัวแยกที่มีรูพรุน มีการเติมเจลอิเล็กโทรไลต์เพื่อเพิ่มการนำไอออนิกเท่านั้น

ปัญหาทางเทคนิคและความล่าช้าในการเพิ่มการผลิตทำให้การเปิดตัวแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ล่าช้า ผู้เชี่ยวชาญบางคนกล่าวว่าสิ่งนี้มีสาเหตุมาจากความต้องการของนักลงทุนที่ลงทุนเงินจำนวนมากในการพัฒนาและการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจำนวนมากเพื่อให้ได้เงินลงทุนคืน ดังนั้นพวกเขาจึงไม่รีบร้อนที่จะเปลี่ยนใช้เทคโนโลยีใหม่แม้ว่าการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์จำนวนมากจะมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็ตาม

และตอนนี้เกี่ยวกับคุณสมบัติของการใช้งานแบตเตอรี่ Li-ion และ Li-polymer

ลักษณะสำคัญของพวกเขาคล้ายกันมาก การชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion มีรายละเอียดเพียงพอในบทความ นอกจากนี้ฉันจะให้เฉพาะกราฟ (รูปที่ 1) ที่แสดงขั้นตอนการชาร์จและคำอธิบายเล็กน้อย

เวลาในการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั้งหมดที่มีกระแสไฟชาร์จเริ่มต้นที่ 1C (ตัวเลขเท่ากับค่าความจุของแบตเตอรี่ที่ระบุ) โดยเฉลี่ยคือ 3 ชั่วโมง การชาร์จจนเต็มจะเกิดขึ้นได้เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เท่ากับเกณฑ์ด้านบน และเมื่อกระแสไฟการชาร์จลดลงเหลือระดับประมาณเท่ากับ 3% ของค่าเริ่มต้น แบตเตอรี่ยังคงเย็นอยู่ในระหว่างการชาร์จ ดังที่เห็นจากกราฟ กระบวนการชาร์จประกอบด้วยสองขั้นตอน ในช่วงแรก (มากกว่าหนึ่งชั่วโมงเล็กน้อย) แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นที่กระแสประจุเริ่มต้นเกือบคงที่ที่ 1C จนกระทั่งถึงเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าด้านบนเป็นครั้งแรก ณ จุดนี้ แบตเตอรี่จะชาร์จจนเต็มประมาณ 70% ของความจุ ในช่วงเริ่มต้นของขั้นที่ 2 แรงดันไฟฟ้าจะยังคงเกือบคงที่และกระแสไฟฟ้าจะลดลงจนกว่าจะถึงระดับ 3% ข้างต้น หลังจากนั้นการชาร์จจะหยุดลงอย่างสมบูรณ์

หากคุณต้องการให้แบตเตอรี่ชาร์จอยู่ตลอดเวลา แนะนำให้ชาร์จใหม่หลังจากผ่านไป 500 ชั่วโมงหรือ 20 วัน โดยปกติจะดำเนินการเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่ลดลงเป็น 4.05 V และหยุดเมื่อถึง 4.2 V

คำไม่กี่คำเกี่ยวกับช่วงอุณหภูมิระหว่างการชาร์จ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่สามารถชาร์จด้วยกระแสไฟ 1C ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 5 ถึง 45 °C ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 0 ถึง 5 °C แนะนำให้ชาร์จด้วยกระแสไฟ 0.1 C ห้ามชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการชาร์จคือ 15 ถึง 25 °C

กระบวนการชาร์จในแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์เกือบจะเหมือนกับที่อธิบายไว้ข้างต้น ดังนั้นผู้บริโภคจึงไม่จำเป็นต้องรู้เลยว่าเขามีแบตเตอรี่ประเภทใดในสองประเภทที่อยู่ในมือ และที่ชาร์จทั้งหมดที่เขาใช้กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็เหมาะสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

และตอนนี้เกี่ยวกับเงื่อนไขการจำหน่าย โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะคายประจุไปที่ค่า 3.0 V ต่อเซลล์ แม้ว่าสำหรับบางพันธุ์ เกณฑ์ขั้นต่ำคือ 2.5 V ผู้ผลิตอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มักจะออกแบบอุปกรณ์ที่มีเกณฑ์การปิดเครื่องที่ 3.0 V (สำหรับทุกโอกาส) สิ่งนี้หมายความว่า? แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะค่อยๆ ลดลงเมื่อเปิดโทรศัพท์ และทันทีที่แรงดันไฟฟ้าถึง 3.0 V อุปกรณ์จะเตือนคุณและปิด อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าแบตเตอรี่ได้หยุดการใช้พลังงานแล้ว แม้ว่าจะใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการตรวจจับเมื่อกดปุ่มเปิดปิดของโทรศัพท์และฟังก์ชันอื่นๆ บางอย่าง นอกจากนี้ พลังงานยังถูกใช้โดยการควบคุมภายในและวงจรป้องกันของมันเอง และการคายประจุเอง แม้ว่าจะมีเพียงเล็กน้อย แต่ก็ยังเป็นเรื่องปกติแม้แต่กับแบตเตอรี่ลิเธียมก็ตาม เป็นผลให้หากแบตเตอรี่ลิเธียมถูกทิ้งไว้เป็นเวลานานโดยไม่ต้องชาร์จใหม่ แรงดันไฟฟ้าที่แบตเตอรี่จะลดลงต่ำกว่า 2.5 V ซึ่งแย่มาก ในกรณีนี้ วงจรควบคุมภายในและป้องกันอาจถูกปิดใช้งาน และเครื่องชาร์จบางรุ่นเท่านั้นที่จะสามารถชาร์จแบตเตอรี่ดังกล่าวได้ นอกจากนี้การปล่อยประจุลึกยังส่งผลเสียต่อโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่อีกด้วย แบตเตอรี่ที่คายประจุจนหมดจะต้องชาร์จในระยะแรกด้วยกระแสไฟเพียง 0.1C กล่าวโดยสรุป แบตเตอรี่ต้องการอยู่ในสถานะชาร์จมากกว่าอยู่ในสถานะคายประจุ

คำสองสามคำเกี่ยวกับสภาวะอุณหภูมิระหว่างการคายประจุ (อ่านระหว่างการทำงาน)

โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิห้อง การทำงานในสภาพอากาศที่อบอุ่นจะลดอายุการใช้งานลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะมีความจุสูงสุดที่อุณหภูมิสูงกว่า 30 °C แต่การทำงานในระยะยาวในสภาวะดังกล่าวจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง ในทำนองเดียวกัน Li-ion ทำงานได้ดีกว่าที่อุณหภูมิสูง ซึ่งในตอนแรกจะต่อต้านการเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายในของแบตเตอรี่อันเป็นผลมาจากการเสื่อมสภาพ แต่ผลผลิตพลังงานที่เพิ่มขึ้นนั้นมีอายุสั้น เนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะส่งเสริมการแก่ชราอย่างรวดเร็ว ตามมาด้วยความต้านทานภายในที่เพิ่มขึ้นอีก

ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวในขณะนี้คือแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ที่มีอิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์แข็งแห้ง พวกเขาต้องการอุณหภูมิที่สำคัญอยู่ที่ 60 °C ถึง 100 °C และแบตเตอรี่ดังกล่าวก็พบช่องทางในตลาดสำหรับแหล่งสำรองในสภาพอากาศร้อน พวกมันถูกวางไว้ในตัวเรือนที่หุ้มฉนวนความร้อนโดยมีส่วนประกอบความร้อนในตัวที่ขับเคลื่อนจากเครือข่ายภายนอก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์เป็นตัวสำรองถือว่ามีความจุและความทนทานเหนือกว่าแบตเตอรี่ VRLA โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพสนามที่ไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ แต่ราคาที่สูงยังคงเป็นปัจจัยจำกัด

ที่อุณหภูมิต่ำ ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ของระบบไฟฟ้าเคมีทั้งหมดจะลดลงอย่างรวดเร็ว แม้ว่าแบตเตอรี่ NiMH, SLA และ Li-ion จะหยุดทำงานที่อุณหภูมิ -20°C แต่แบตเตอรี่ NiCd จะทำงานต่อไปที่อุณหภูมิ -40°C ฉันขอทราบอีกครั้งว่าเรากำลังพูดถึงเฉพาะแบตเตอรี่ที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายเท่านั้น

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าแม้ว่าแบตเตอรี่จะทำงานได้ในอุณหภูมิต่ำ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าจะสามารถชาร์จได้ในสภาวะเหล่านี้เช่นกัน การตอบสนองการชาร์จของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่อุณหภูมิต่ำมากนั้นมีจำกัดอย่างมาก และกระแสไฟชาร์จในกรณีเหล่านี้ควรลดลงเหลือ 0.1C

โดยสรุป ฉันต้องการทราบว่าคุณสามารถถามคำถามและหารือเกี่ยวกับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับ Li-ion, Li-polymer รวมถึงแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ ได้ในฟอรัมในฟอรัมย่อยอุปกรณ์เสริม

เมื่อเขียนบทความนี้ มีการใช้วัสดุ [—แบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์พกพาและคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป เครื่องวิเคราะห์แบตเตอรี่

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์เป็นรุ่นปรับปรุงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิม ความแตกต่างที่สำคัญคือการใช้วัสดุโพลีเมอร์พิเศษ ซึ่งใช้สารเติมที่เป็นตัวนำลิเธียมคล้ายเจล แบตเตอรี่ประเภทนี้ใช้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ โทรศัพท์ อุปกรณ์ดิจิทัล รถยนต์ที่ควบคุมด้วยวิทยุ และอื่นๆ หลายรุ่น

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์แบบดั้งเดิมสำหรับใช้ในครัวเรือนไม่สามารถจ่ายกระแสไฟได้มากเกินไป อย่างไรก็ตามในปัจจุบันมีอุปกรณ์ประเภทกำลังพิเศษต่างๆ ที่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าความจุในหน่วยแอมแปร์ชั่วโมงหลายเท่า

การออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

ความแตกต่างระหว่างลิเธียมโพลีเมอร์และการจัดเก็บพลังงานลิเธียมไอออนคือประเภทของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ แบตเตอรี่โพลีเมอร์ใช้โพลีเมอร์พิเศษกับสารละลายที่มีลิเธียม ในขณะที่แบตเตอรี่ไอออนใช้อิเล็กโทรไลต์แบบเจลทั่วไป ระบบไฟฟ้าของรุ่นที่ทันสมัยที่สุดใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ เนื่องจากให้กระแสคายประจุที่ทรงพลังกว่า อย่างไรก็ตาม ไม่มีการแบ่งแยกแบตเตอรี่ประเภทนี้ที่เข้มงวดเกินไป เนื่องจากแบตเตอรี่เหล่านี้จะแตกต่างกันเพียงลักษณะของอิเล็กโทรไลต์เท่านั้น สิ่งนี้ใช้กับคุณสมบัติการชาร์จและการคายประจุ กฎการทำงาน และข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

ลักษณะสำคัญ

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์สมัยใหม่ที่มีมวลเท่ากันจะใช้พลังงานมากกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม (NiCd) และนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) อย่างมาก มีจำนวนรอบการทำงานประมาณ 500-600 ขอให้เราจำไว้ว่าสำหรับ NiCd นั้นจะอยู่ที่ 1,000 รอบ และสำหรับ NiMH นั้นจะอยู่ที่ประมาณ 500 รอบ เช่นเดียวกับลิเธียมไอออน ตัวพาโพลีเมอร์ก็มีอายุมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นหลังจากผ่านไป 2 ปี แบตเตอรี่ดังกล่าวจะสูญเสียความจุมากถึง 20%

ประเภทของพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

วันนี้แบตเตอรี่ดังกล่าวมีสองประเภทหลัก - แบบมาตรฐานและแบบคายประจุเร็ว ต่างกันในระดับกระแสคายประจุสูงสุด ตัวบ่งชี้นี้ระบุเป็นหน่วยความจุของแบตเตอรี่หรือเป็นแอมแปร์ ในกรณีส่วนใหญ่ ระดับกระแสคายประจุสูงสุดจะต้องไม่เกิน 3C อย่างไรก็ตาม บางรุ่นสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 5C ในอุปกรณ์คายประจุเร็ว อนุญาตให้มีกระแสคายประจุสูงถึง 8-10C อย่างไรก็ตาม รุ่นชาร์จเร็วไม่ได้ใช้กับเครื่องใช้ในครัวเรือน

คุณสมบัติของแอพพลิเคชั่น

การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์สามารถเพิ่มเวลาการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็ช่วยลดน้ำหนักของแบตเตอรี่ด้วย ดังนั้น หากคุณเปลี่ยนแบตเตอรี่ NiMH 650 mAh ปกติเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ปกติ 2 ก้อน คุณจะได้รับพลังงานที่มีความจุพลังงานเพิ่มขึ้น 3 เท่า ยิ่งไปกว่านั้นแบตเตอรี่ดังกล่าวจะเบากว่า 10 กรัม หากคุณใช้แบตเตอรี่ที่คายประจุเร็ว คุณจะได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นไปอีก ระบบดังกล่าวจะเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมไม่เพียง แต่สำหรับเครื่องบินหรือเฮลิคอปเตอร์รุ่นเล็กเท่านั้น แต่ยังสำหรับอุปกรณ์ควบคุมวิทยุที่น่าประทับใจด้วย

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ทำงานได้ดีในเฮลิคอปเตอร์ขนาดเล็ก เช่น Hummingbird และ Piccolo ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน รุ่นที่คล้ายกันซึ่งมีมอเตอร์สับเปลี่ยนธรรมดาสามารถบินได้โดยใช้แบตเตอรี่โพลีเมอร์สองตัวเป็นเวลาครึ่งชั่วโมง เมื่อใช้มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน เวลานี้จะเพิ่มเป็น 50 นาที แบตเตอรี่ประเภทนี้ถือเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องบินในร่มน้ำหนักเบา ประสิทธิภาพในกรณีนี้พิจารณาจากน้ำหนักที่เบากว่ามากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ NiCd

พื้นที่เดียวที่แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ด้อยกว่า NiCd คือการใช้งานในอุปกรณ์ที่มีกระแสคายประจุสูงถึง 50 C อย่างไรก็ตามค่อนข้างเป็นไปได้ที่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าแบตเตอรี่ประเภทนี้จะมีพลังมากขึ้นจะปรากฏขึ้น . ในเวลาเดียวกัน ราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ ลิเธียมไอออน และ NiCd จะเท่ากันโดยประมาณสำหรับอุปกรณ์ที่มีมวลเท่ากัน

คุณสมบัติของการดำเนินงาน

กฎการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นคล้ายกันมาก เมื่อใช้แบตเตอรี่โพลีเมอร์ คุณต้องหลีกเลี่ยงสถานการณ์อันตรายบางอย่างที่อาจก่อให้เกิดอันตรายที่แก้ไขไม่ได้:

• ชาร์จอุปกรณ์ด้วยแรงดันไฟฟ้า 4.2 โวลต์ต่อขวด
• คายประจุด้วยกระแสที่มีความจุไฟฟ้าเกินค่าที่เหมาะสม
• คายประจุด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 3 โวลต์ต่อเซลล์
• การลดแรงดันแบตเตอรี่
• ทำความร้อนอุปกรณ์สูงกว่า 60 องศา;
• การจัดเก็บระยะยาวในสถานะที่ปล่อยออกมาโดยสมบูรณ์

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอันตรายจากไฟไหม้เมื่อมีความร้อนสูงเกินไปและคายประจุมากเกินไป เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้ แบตเตอรี่สมัยใหม่ทั้งหมดจะมีระบบอิเล็กทรอนิกส์ในตัวที่ป้องกันการคายประจุมากเกินไปหรือความร้อนสูงเกินไป นี่คือสาเหตุที่แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ต้องใช้อัลกอริธึมการชาร์จพิเศษ

ที่ชาร์จ

กระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์นั้นแทบไม่แตกต่างจากการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ส่วนใหญ่ด้วยกระแสไฟชาร์จเริ่มต้นที่ 1C สามารถทำได้ในเวลาประมาณ 3 ชั่วโมง เพื่อให้ชาร์จเต็มได้ จำเป็นต้องมีแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่สอดคล้องกับเกณฑ์ด้านบน นอกจากนี้เงื่อนไขที่จำเป็นคือลดกระแสประจุลงเหลือ 3% ของค่าที่ระบุ ยิ่งไปกว่านั้น ในระหว่างการชาร์จ แบตเตอรี่ดังกล่าวจะยังคงเย็นอยู่เสมอ หากคุณต้องการให้แบตเตอรี่ชาร์จอยู่ตลอดเวลา แนะนำให้ชาร์จใหม่ประมาณทุกๆ 500 ชั่วโมง ซึ่งเท่ากับ 20 วัน ตามกฎแล้วการชาร์จมักจะดำเนินการเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่ลดลงเหลือ 4.05V การชาร์จจะหยุดลงหลังจากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วถึง 4.2V

ชาร์จอุณหภูมิ

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ส่วนใหญ่สามารถชาร์จได้ที่อุณหภูมิ 5-45 องศาที่กระแส 1C หากอุณหภูมิอยู่ในช่วง 0 ถึง 5 องศา แนะนำให้เปลี่ยนเป็นกระแส 0.1C ในกรณีนี้ห้ามชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์โดยเด็ดขาด ตามเนื้อผ้าเชื่อกันว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการชาร์จคือ 15-25 องศา เนื่องจากกระบวนการชาร์จทั้งหมดในแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์และลิเธียมไอออนแทบจะเหมือนกัน คุณจึงสามารถใช้เครื่องชาร์จแบบเดียวกันได้

เงื่อนไขการปลดปล่อย

ตามเนื้อผ้า แบตเตอรี่ประเภทนี้จะคายประจุที่แรงดันไฟฟ้า 3.0V ต่อแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์บางประเภทจะต้องคายประจุที่เกณฑ์ขั้นต่ำ 2.5V ผู้ผลิตอุปกรณ์เคลื่อนที่กำหนดเกณฑ์การปิดเครื่องที่ 3.0V ซึ่งจะเหมาะสมกับแบตเตอรี่ทุกประเภท นั่นคือในขณะที่แบตเตอรี่คายประจุในขณะที่อุปกรณ์มือถือเปิดอยู่ แรงดันไฟฟ้าจะค่อยๆ ลดลง และเมื่อถึง 3.0V อุปกรณ์จะเตือนคุณโดยอัตโนมัติและปิดลง อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ยังคงใช้พลังงานจากแบตเตอรี่บางส่วนต่อไป สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการตรวจจับเมื่อมีการกดปุ่มเปิดปิดหรือสำหรับฟังก์ชันอื่นที่คล้ายคลึงกัน นอกจากนี้พลังงานที่นี่ยังสามารถใช้สำหรับการป้องกันและวงจรควบคุมของตัวเองได้ ยิ่งไปกว่านั้น การคายประจุเองในระดับต่ำยังคงเป็นลักษณะของตัวพาลิเธียมโพลีเมอร์ ดังนั้นหากคุณทิ้งแบตเตอรี่ดังกล่าวไว้เป็นเวลานานแรงดันไฟฟ้าในแบตเตอรี่อาจลดลงต่ำกว่า 2.5V ซึ่งเป็นอันตรายมาก ระบบป้องกันและควบคุมภายในทั้งหมดอาจถูกปิดใช้งาน ส่งผลให้แบตเตอรี่ดังกล่าวไม่สามารถชาร์จด้วยเครื่องชาร์จแบบธรรมดาได้อีกต่อไป นอกจากนี้การคายประจุจนหมดยังเป็นอันตรายต่อโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่อย่างมาก ดังนั้นจึงต้องชาร์จแบตเตอรี่ที่คายประจุจนหมดในขั้นแรกด้วยกระแสไฟฟ้าขั้นต่ำ 0.1C

อุณหภูมิระหว่างจำหน่าย

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิห้อง หากคุณใช้อุปกรณ์ของคุณในสภาพแวดล้อมที่ร้อนขึ้น อายุการใช้งานแบตเตอรี่อาจลดลงอย่างมาก สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่นี้ทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิสูง ในตอนแรกจะป้องกันไม่ให้ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น ซึ่งคิดว่าเป็นผลมาจากอายุที่มากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในเวลาต่อมา พลังงานที่ส่งออกจะลดลง และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะช่วยเร่งกระบวนการชราภาพเนื่องจากความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์มีสภาวะการทำงานที่แตกต่างกันเล็กน้อย เนื่องจากมีอิเล็กโทรไลต์ที่แห้งและแข็ง อุณหภูมิที่เหมาะสำหรับการใช้งานคือ 60-100 องศา ดังนั้นตัวพาพลังงานดังกล่าวจึงกลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแหล่งพลังงานสำรองในภูมิภาคที่มีสภาพอากาศร้อน พวกมันถูกวางไว้เป็นพิเศษในตัวเรือนฉนวนความร้อนพร้อมองค์ประกอบความร้อนในตัวที่ขับเคลื่อนจากเครือข่ายภายนอก

• แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์มีความจุและความทนทานที่เหนือกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
• ใช้งานง่ายในสภาพสนามเมื่อไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้
• ความหนาแน่นของพลังงานสูงต่อหน่วยน้ำหนักและปริมาตร
• การปลดปล่อยตัวเองต่ำ
• องค์ประกอบบางไม่เกิน 1 มม.
• ความยืดหยุ่นของรูปแบบ
• ไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำ
• ช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้างตั้งแต่ -20 ถึง +40 °C
• แรงดันไฟฟ้าตกเล็กน้อยระหว่างการคายประจุ

ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์:

• ประสิทธิภาพต่ำที่อุณหภูมิ -20 องศาและต่ำกว่า
• ราคาสูง.

คุณสงสัยหรือไม่ว่า: “จะเลือกอะไรดี: แบตเตอรี่ Li-Ion หรือ Li-Po” เราจะอธิบายรายละเอียดความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่ทั้งสองประเภทนี้

ดังที่เราทุกคนทราบดีว่าพลังของเครื่องชาร์จแบบพกพานั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพของแบตเตอรี่ภายในอุปกรณ์เป็นส่วนใหญ่ ปัจจุบันมีแบตเตอรี่สองประเภทที่ใช้ในการผลิตเครื่องชาร์จแบบพกพา: เซลล์แบตเตอรี่ Li-Ion และ Li-Po

Li-Ion หรือ Li-Po: อะไรคือความแตกต่างและสิ่งที่ควรเลือก

สำหรับข้อมูลของผู้ใช้ หนึ่งในคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเครื่องชาร์จแบบพกพาคือ แบตเตอรี่ Li-Ion และ Li-Po แตกต่างกันอย่างไร และแบตเตอรี่ชนิดใดดีกว่ากัน ลองคิดดูสิ

Li-Ion และ Li-Po คืออะไร?

Li-Ion ย่อมาจากลิเธียมไอออน และ Li-Po ย่อมาจากลิเธียมโพลีเมอร์ คำลงท้าย “ไอออนิก” และ “โพลีเมอร์” เป็นการบ่งชี้ถึงแคโทด แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ประกอบด้วยแคโทดโพลีเมอร์และอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยคาร์บอนและอิเล็กโทรไลต์เหลว แบตเตอรี่ทั้งสองก้อนสามารถชาร์จใหม่ได้ และทั้งสองก็ทำหน้าที่เดียวกันในแง่หนึ่งหรืออีกแง่หนึ่ง โดยทั่วไป แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอายุมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ แต่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนที่ต่ำและการบำรุงรักษาต่ำ แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ถือว่าล้ำหน้ากว่า โดยมีคุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งให้ความปลอดภัยในระดับที่สูงกว่า ดังนั้นแบตเตอรี่ดังกล่าวจึงมีราคาแพงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ Li-Ion มีหลายรูปแบบ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่พบมากที่สุดสำหรับเครื่องชาร์จแบบพกพาคือแบตเตอรี่ 18650 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. และความยาว 65 มม. โดยที่ 0 หมายถึงโครงสร้างทรงกระบอก เครื่องชาร์จแบบพกพามากกว่า 60% ทำจากเซลล์แบตเตอรี่ 18650 ขนาดและน้ำหนักของเซลล์ดังกล่าวทำให้สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากได้อย่างง่ายดาย เทคโนโลยีการผลิตยังไม่หยุดนิ่ง

เนื่องจากผู้บริโภคต้องการที่ชาร์จแบบพกพาขนาดเล็กที่เบากว่ามากขึ้น ข้อจำกัดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีความชัดเจนมากขึ้น ดังนั้นผู้ผลิตจึงหันมาผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์แบบโมดูลาร์ที่เบาและเรียบขึ้นสำหรับเครื่องชาร์จแบบพกพารุ่นใหม่ ยิ่งไปกว่านั้น แบตเตอรี่ Li-Po มีโอกาสน้อยที่จะระเบิด ดังนั้นเครื่องชาร์จแบบพกพาจึงไม่จำเป็นต้องมีชั้นป้องกันในตัวอีกต่อไป ในขณะที่แบตเตอรี่ Li-Ion 18650 ส่วนใหญ่จะต้องมีเพียงชั้นป้องกันเท่านั้น

เราจะสรุปความแตกต่างระหว่างลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลีเมอร์ในรูปแบบของตาราง

หลังจากศึกษาข้อดี ข้อเสีย และคุณลักษณะทั้งหมดของแบตเตอรี่ทั้งสองประเภทแล้ว คุณจะมั่นใจได้ว่าไม่มีการแข่งขันที่รุนแรงระหว่างแบตเตอรี่ทั้งสองประเภท แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะบางกว่าและเพรียวบางกว่า แต่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าและถูกกว่ามากในการผลิต

ดังนั้นคุณจึงไม่ควรใส่ใจกับประเภทของแบตเตอรี่มากนักเพียงเลือกเครื่องชาร์จพกพาที่มีแบรนด์ตรงกับความต้องการของคุณ เนื่องจากแบตเตอรี่เหล่านี้มีการเติมสารเคมีจำนวนมาก จึงต้องคอยดูกันว่าแบตเตอรี่ชนิดใดจะมีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด

ความก้าวหน้าทางเทคนิคคือเครื่องจักรที่หมุนไม่หยุด! เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องจักรนี้เป็นปัญหาใหม่ของโลกสมัยใหม่ของเรามากขึ้นเรื่อยๆ โปรดจำไว้ว่าเมื่อไม่นานมานี้มีการใช้แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม (NiCd) และถูกแทนที่ด้วยนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) แต่ทุกวันนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) กำลังพยายามเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-pol) ความแตกต่างระหว่าง Li-pol และ Li-ion คืออะไร? ข้อดีของลิเธียมโพลีเมอร์เหนือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?ลองคิดดูสิ

เมื่อเราซื้อโทรศัพท์หรือแท็บเล็ต มีคนไม่กี่คนที่ถามตัวเองว่าข้างในมีแบตเตอรี่ชนิดใด หลังจากนั้นเมื่อประสบปัญหาในการชาร์จอุปกรณ์อย่างรวดเร็วเราจะเริ่มดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ "ภายใน" ของอุปกรณ์ของเราหรือไม่

แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นที่รู้จักในปี พ.ศ. 2455 เมื่อการทดลองครั้งแรกเริ่มขึ้น แต่ก็ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย และเฉพาะในช่วงทศวรรษที่ 70 หรือหกทศวรรษต่อมา องค์ประกอบการชาร์จเหล่านี้ได้เข้ามาแทนที่อุปกรณ์ในครัวเรือนเกือบทั้งหมด ให้เราเน้นว่าตอนนี้เรากำลังพูดถึงเฉพาะแบตเตอรี่เท่านั้น ไม่ใช่แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้

ลิเธียมเป็นโลหะที่เบาที่สุด อีกทั้งยังให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดและมีศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าที่สำคัญ แบตเตอรี่ที่ใช้อิเล็กโทรดโลหะลิเธียมมีความจุสูงและไฟฟ้าแรงสูง จากการศึกษาจำนวนมากในช่วงทศวรรษที่ 80 ปรากฎว่าการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบวนรอบ (กระบวนการชาร์จ / คายประจุ) นำไปสู่การจุดระเบิดของเครื่องชาร์จและหลังจากนั้นอุปกรณ์เหล่านั้นเอง ดังนั้นในปี 1991 มีการเรียกคืนโทรศัพท์หลายพันเครื่องในญี่ปุ่นเนื่องจากอันตรายจากไฟไหม้ เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นอันตรายของลิเธียม นักวิทยาศาสตร์จึงหันมาใช้แบตเตอรี่ลิเธียมที่ไม่ใช่โลหะที่ใช้ลิเธียมไอออน และหลังจากนั้นไม่นานก็มีการสร้างเครื่องชาร์จรุ่นที่ปลอดภัยกว่าซึ่งเรียกว่า ลิเธียมไอออน (Li-ion).

ทุกวันนี้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพบได้ในอุปกรณ์พกพาเกือบทั้งหมด มีหลายพันธุ์ มีคุณสมบัติเชิงบวกมากมาย แต่ก็มีข้อเสียด้วยซึ่งเราจะพูดถึงในรายละเอียดเพิ่มเติม

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน:

ความหนาแน่นของพลังงานสูงและเป็นผลให้ความจุสูง

การปลดปล่อยตัวเองต่ำ

ไฟฟ้าแรงสูงขององค์ประกอบเดียว ทำให้การออกแบบง่ายขึ้น - บ่อยครั้งที่แบตเตอรี่ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวเท่านั้น ผู้ผลิตหลายรายในปัจจุบันใช้แบตเตอรี่เซลล์เดียวในโทรศัพท์มือถือ (จำ Nokia)

ต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำ (ต้นทุนการดำเนินงาน)

ไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำซึ่งจำเป็นต้องมีรอบการคายประจุเป็นระยะเพื่อเรียกคืนความจุ

ข้อบกพร่อง:

แบตเตอรี่ต้องมีวงจรป้องกันในตัว (ซึ่งจะทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นอีก) ซึ่งจะจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในแต่ละเซลล์แบตเตอรี่ในระหว่างการชาร์จ และป้องกันไม่ให้แรงดันไฟฟ้าของเซลล์ลดลงต่ำเกินไปเมื่อทำการคายประจุ

แบตเตอรี่อาจมีการเสื่อมสภาพ แม้ว่าจะไม่ได้ใช้งานและเพิ่งวางอยู่บนชั้นวางก็ตาม กระบวนการเสื่อมสภาพเป็นเรื่องปกติสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ ด้วยเหตุผลที่ชัดเจนผู้ผลิตจึงเงียบเกี่ยวกับปัญหานี้ ความจุที่ลดลงเล็กน้อยจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนหลังจากผ่านไปเพียงหนึ่งปี ไม่ว่าแบตเตอรี่จะใช้งานไปแล้วหรือไม่ก็ตาม หลังจากผ่านไปสองสามปีก็มักจะใช้ไม่ได้

ต้นทุนสูงกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ NiCd

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีกำลังปรับปรุง และแบตเตอรี่นี้จะดีสำหรับทุกคนหากไม่ใช่เพราะปัญหาด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานและราคาที่สูง เหตุผลทั้งหมดนี้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างสรรค์ แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (Li-pol หรือ Li-polymer)- ชัดเจนที่สุดและพื้นฐานที่สุด ความแตกต่างระหว่าง Li-pol และ Li-ionเป็นชนิดของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ การใช้อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ชนิดแข็งช่วยลดต้นทุนในการสร้างแบตเตอรี่ได้อย่างมากและทำให้ปลอดภัยยิ่งขึ้น และยังช่วยให้คุณสร้างที่ชาร์จที่บางลงได้อีกด้วย เหตุใดแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์จึงไม่มาแทนที่แบตเตอรี่รุ่นก่อนโดยสิ้นเชิง หนึ่งในเวอร์ชันที่เป็นไปได้ที่แสดงโดยผู้เชี่ยวชาญก็คือ นักลงทุนที่ลงทุนจำนวนมากในการพัฒนาและการแนะนำแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจำนวนมากกำลังพยายามคืนเงินลงทุน

มาสรุปกัน โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเวอร์ชันขั้นสูงกว่า ตัดสินด้วยตัวคุณเอง:

ข้อดีของแบตเตอรี่ Li-pol และ Li-ion

โดยสรุป เราสามารถพูดได้ว่าด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ ทำให้เรามีแบตเตอรี่ภายนอกที่เชื่อถือได้สองประเภท ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีมือถือ ด้วยการถือกำเนิดของสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และอุปกรณ์ดิจิทัลอื่น ๆ อีกมากมาย ด้วยการสร้างแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานสูง ผู้ใช้ต้องเผชิญกับปัญหา "แบตเตอรี่หมด" แน่นอนว่าทั้งแบตเตอรี่ Li-ion และ Li-Pol พบการใช้งานในเครื่องชาร์จภายนอกทันที

นี่เป็นทางออกที่ดีสำหรับชีวิตยุคใหม่ สิ่งที่สำคัญที่สุดในการเลือกพาวเวอร์แบงค์คือไม่ต้องเจอกับพวกหลอกลวง (เราเขียนเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีแยกแยะของปลอมจากของจริง แต่เกี่ยวกับวิธีการใช้เว็บไซต์ของร้านค้าเพื่อทำความเข้าใจอย่างแน่นอน 100% ว่าพวกเขาจะขายของปลอมให้คุณ -