Czym jest bateria polimerowa?
Materiały elektrody dodatniej i ujemnej stosowane w polimerowych akumulatorach litowo-jonowych są takie same jak te stosowane w ciekłych akumulatorach litowo-jonowych, a zasady działania akumulatorów są zasadniczo takie same. Główna różnica między nimi tkwi w elektrolicie. Akumulatory litowo-jonowe wykorzystują ciekłe elektrolity, podczas gdy polimerowe akumulatory litowo-jonowe wykorzystują stałe elektrolity polimerowe. Polimer ten może być "suchy" lub "żelowy". Obecnie większość z nich wykorzystuje polimerowe elektrolity żelowe. Polimerowe akumulatory litowo-jonowe można podzielić na trzy kategorie:
(1) Akumulator litowo-jonowy ze stałym elektrolitem polimerowym. Elektrolit jest mieszaniną polimeru i soli. Ten typ baterii ma niską przewodność jonów w temperaturze pokojowej i nadaje się do użytku w wysokich temperaturach.
(2) Akumulator litowo-jonowy z żelowym elektrolitem polimerowym. Oznacza to, że plastyfikatory i inne dodatki są dodawane do stałego elektrolitu polimerowego w celu poprawy przewodności jonów, dzięki czemu akumulator może być używany w temperaturze pokojowej.
(3) Akumulator litowo-jonowy z polimerową elektrodą dodatnią. Wykorzystuje przewodzący polimer jako materiał elektrody dodatniej. Jego energia właściwa jest trzykrotnie wyższa niż w przypadku istniejących akumulatorów litowo-jonowych i jest to najnowsza generacja akumulatorów litowo-jonowych.
Ponieważ wykorzystują one elektrolity stałe zamiast elektrolitów ciekłych, polimerowe akumulatory litowo-jonowe oferują zalety w porównaniu z ciekłymi akumulatorami litowo-jonowymi, takie jak cienkość, możliwość wykonania w dowolnym obszarze i kształcie, a także unikają kwestii bezpieczeństwa, takich jak wycieki, spalanie i eksplozja. Dlatego też obudowa akumulatora może być wykonana z aluminiowo-plastikowej folii kompozytowej, zwiększając tym samym pojemność właściwą całego akumulatora. Polimerowe akumulatory litowo-jonowe mogą również wykorzystywać polimery jako materiały elektrod dodatnich, zwiększając ich stosunek masy do energii o ponad 50% w porównaniu do obecnych ciekłych akumulatorów litowo-jonowych. Co więcej, polimerowe akumulatory litowo-jonowe oferują ulepszenia w stosunku do akumulatorów litowo-jonowych pod względem napięcia roboczego i żywotności cyklu ładowania-rozładowania. W oparciu o te zalety, polimerowe akumulatory litowo-jonowe są okrzyknięte następną generacją akumulatorów litowo-jonowych.
Perspektywy trendów rozwojowych polimerowych baterii litowo-jonowych
Polimerowe akumulatory litowo-jonowe są dojrzałe i komercjalizowane na całym świecie od ponad dwóch lat. Chociaż sprzedaż szybko rośnie, ich udział w rynku pozostaje poniżej 10%, znacznie poniżej oczekiwań w porównaniu do 90% udziału w rynku płynnych baterii litowych. Ze względu na różne czynniki, baterie polimerowe są generalnie droższe niż baterie litowe. Jednak krajobraz konkurencyjny w urządzeniach mobilnych po cichu się zmienia, szczególnie ze względu na innowacje projektowe, które wnoszą do urządzeń mobilnych (takie jak doskonała wydajność przy grubości poniżej 4 mm i duże rozmiary baterii). Baterie polimerowe zyskują uznanie wśród projektantów telefonów komórkowych, dronyoraz urządzenia medyczne. W związku z tym producenci polimerów są przekonani, że era akumulatorów polimerowych z pewnością nadejdzie. Trendy rozwojowe polimerowych baterii litowo-jonowych można zaobserwować poprzez rozwój telefonów komórkowych. Obecnie telefony komórkowe podlegają następującym trendom rozwojowym:
(1) Telefony komórkowe rozwijają się w kierunku miniaturyzacji i ultracienkości, aby ułatwić konsumentom ich przenoszenie;
(2) Personalizacja projektu telefonu komórkowego znajduje odzwierciedlenie w fakcie, że koncepcja projektu nie jest już oryginalnym kwadratowym kształtem. Nieregularne kształty, krzywe i łuki stały się głównym nurtem estetyki projektowania telefonów komórkowych;
(3) Zastosowanie kolorowych ekranów i ciągły wzrost funkcjonalności telefonów komórkowych. Aby zmniejszyć rozmiary telefonów komórkowych, najskuteczniejszym sposobem jest zmniejszenie rozmiaru i grubości baterii. Baterie o grubości mniejszej niż 4 mm stały się głównym trendem w konfiguracji cienkich telefonów komórkowych. Z punktu widzenia wydajności kosztowej jest to specjalność polimerów. Telefony komórkowe o nieregularnych kształtach, krzywiznach i łukach pozostawiają efektywną przestrzeń dla baterii o nieregularnych kształtach. Płynne prostokątne kształty nie mogą efektywnie wykorzystać przestrzeni i mają niską pojemność, podczas gdy laminowane polimery mogą najbardziej efektywnie wykorzystać tę nieregularną przestrzeń i zwiększyć pojemność. Niektórzy producenci wprowadzili na rynek baterie w kształcie łuku, baterie trapezowe i baterie plecakowe, które mogą zwiększyć pojemność telefonów komórkowych o ponad 50% w porównaniu do baterii płynnych o odpowiednich specyfikacjach. Telefony komórkowe mają coraz więcej funkcji, co skutkuje coraz większym zużyciem energii. Pojemność baterii musi odpowiednio wzrosnąć. Bez zwiększania grubości baterii, baterie polimerowe mają oczywiste zalety. Podobnie laptopy, zestawy słuchawkowe Bluetooth, drony, sprzęt medyczny, sprzęt wojskowy i inne urządzenia elektroniczne zmierzają w kierunku mobilności i przenośności, wyposażone w wyświetlacze LCD. Ich funkcjonalność stale rośnie, a rozmiary ekranów stale się zwiększają. Zapewnia to nieograniczone możliwości biznesowe dla polimerowe baterie litowo-jonowe.
