Тип АКБ li pol или аккумулятор LiPo на 3,7 В — литий полимерная батарея освоена производителями относительно недавно, но уже нашла свои области применения. Этот тип аккумулятора оказался востребован в устройствах, где необходимо сочетать компактность с безопасностью, большим диапазоном типоразмеров и стабильным поведением батареи без эффекта памяти.
li polymer литий полимерный аккумулятор что это
Современный li pol (LiPo) аккумулятор представляет собой результат технологического перехода к новому типу батареи с сухим или гелевым электролитом. По электрохимическому типу это литий-ионный заряжаемый элемент питания, способный выдавать напряжение 3,3 - 4,2 В с номиналом 3,7 В и значительным разбросом емкости от 40 до 8000 мАч. Главным стимулом для его разработки послужило понимание необходимости создать батарею без жидкой составляющей в банке — это позволило уменьшить габариты изделия и существенно расширить ряд типоразмеров.
Устройство и характеристики литий полимерных аккумуляторов
Li polymer литий полимерный аккумулятор что это за батарея с точки зрения конструкции? Основные части такой АКБ:
- корпус из пластика или тонкого металла с различными типоразмерами и формами;
- электроды — источник и приемник свободных электронов, обеспечивающих протекание тока;
- электролит — в данном случае речь идет о сухом (пластинчатом) или гелевом наполнении, способном пропустить ионы лития при заряде и разряде;
- плата контроллера с микросхемой встречается не везде, производитель учитывает возможность установки такой платы в самом устройстве;
- разъемы для LiPo батарей встречаются двух видов — провода для пайки и зажимного монтажа, классические "кнопки" с разным профилем под контактную пластину.
Принципиальное отличие li pol или LiPo АКБ от ранее появившихся изделий — отсутствие жидкого электролита в корпусе банки. Здесь следует указать на варианты устройства литий-полимерных аккумуляторов:
- на сухом электролите батареи наиболее компактны, но сложнее в производстве из-за необходимости обеспечить прохождение ионов в плотной среде;
- гелевые или пластинчато-гелевые li pol батареи представляют своего рода гибриды, в которых технология литиево-ионной связи реализована в уплотненной среде.
Поскольку и пластина, и гель являются компонентами полимерного типа, название LiPo применимо в обоих случаях. Но гелевый и гибридный тип АКБ проще в производстве, потому более распространен и стоит несколько дешевле.
Важно! — к литий полимерным не относятся изделия недобросовестных производителей в пластиковом корпусе с жидким электролитом. Это полностью обнуляет все преимущества технологии.
Однобаночные li pol или LiPo элементы можно соединять в батареи по общим принципам — последовательное соединение даст сумму напряжений, параллельное — сумму токов разряда. Но при зарядке таких батарей требуется обязательная балансировка. О том, как правильно заряжать LiPo батареи составные и однобаночные, рассказываем ниже.
Емкость маркировка, виды и размеры литий полимерных аккумуляторов
Емкость li pol или LiPo батарей за счет вариаций типоразмеров, конструкции и типа сборки распределена в широком диапазоне. У надежного производителя РОБИТОН li pol аккумуляторы выпускаются с показателем 40 - 8000 (и более) мАч. Основные потребительские и эксплуатационные характеристики отражены в маркировке:
- LP указывает на li pol тип электролита;
- типоразмер отражен в виде сочетании цифр, где каждая пара соответствует одному измерению батареи с возможным округлением;
- сочетание РК1 или UN соответственно указывает на наличие или отсутствие платы контроллера защиты;
- далее в маркировке отражается номинал напряжения 3,7 В и емкость в мАч.
Например, LiPol АКБ ROBITON LP383450 3.7В 800мАч PK1 имеет размеры 4 х 34 х 50 мм, первое измерение округлено вверх до 4 при фактической толщине 3,8 мм, оснащен защитной платой, накапливает 800 мАч энергии. Подобрать типоразмер одноэлементного аккумулятора можно под любое устройство, в том числе и под установку на планке для соединения в батарею.
Безопасны ли LiPo аккумуляторы?
Особенность конструкции LiPo элементов питания считается повышенный уровень безопасности при использовании и хранении. Пластинчатый твердый и гелевый электролит в герметичном корпусе в отличие от АКБ с жидким наполнением не вытекает. Это существенно снижает сразу несколько рисков:
- при физическом повреждении корпуса электролит не вытекает, не заливает область размещения батареи, не протекает внутрь устройства;
- разгерметизация не приводит к высокой вероятности контакта с водой и кислородом, что существенно повышает пожаробезопасность решения;
- герметичность корпуса LiPo батареи имеет прямой связи с сохранением формы, элемент умеренно гибкий, но эти точно не стоит злоупореблять;
- собственный контроллер заряда позволяет предотвратить возникновение опасных явлений при сбое по току и напряжению.
Известная для всех АКБ проблема вздутия для LiPo аккумуляторов менее фатальна за счет гибкости корпуса. Но эксплуатировать вздутый элемент нельзя! Это может привести к разрыву корпуса. Важным критерием безопасности является температура — LiPo элементы чувствительны к перегреву при зарядке и использовании. Нагрев может вызвать эффект "перезаряда" из-за снижения внутреннего сопротивления, а это опасно.
Как правильно зарядить li pol литий полимерный аккумулятор
Важное отличие процесса зарядки — это параметры тока и напряжения LiPo АКБ. Этот тип батареи требует определенного чередования с преобладанием одного из показателей. Зарядки для LiPo аккумуляторов настроены на смену напряжения и поддержку определенного тока — напряжение в зависимости от фазы цикла меняется в пределах 3,3 - 4,1 В, ток в диапазоне 0,5 - 1 А.
Как заряжать LiPo аккумуляторы в эксплуатационном режиме:
- использовать зарядное устройство универсального типа или специальное для литий-полимерных батарей;
- не обходить при монтаже и сборке встроенную плату защиты;
- не пытаться по старой привычке доводить цикла разряда до полного отключения, LiPo элемент при этом может потерять емкость;
- поддерживать уровень заряда по индикатору можно в пределах 50 - 60 % от полной емкости, это соотношение дает эффект оптимальной токоотдачи.
Важно! — у LiPo батарей нет эффекта памяти! Применять к ним цикл полного разряда и полного заряда не имеет смысла, скорее это даже вредит изделию. Начинать подзарядку можно с любого значения, но следует помнить, что общее количество циклов составляет примерно 500, потом начинается деградация элемента и потеря емкости сначала около 20 %. Полный цикл от 0 до 100 % имеет смысл только в тех случаях, когда на устройстве, в котором установлен LiPol аккумулятор, неправильно работает контроллер питания, нужна калибровка этого элемента. Проводить ее стоит не чаще чем в 2 - 3 месяца. Допускать полный разряд и хранение литиево-полимерного аккумулятора в таком состоянии не рекомендуется.
Как заряжать LiPo аккумуляторы
LiPo аккумулятор заряжается с постоянным балансом тока и напряжения. Контроллер зарядного устройства изменяет эти параметры в определенном порядке. При заряде сборки из литиево-полимерных батарей необходимо применять зарядные устройства с балансировкой банок, чтобы не возникало перетока заряда между элементами.
Ток заряда li pol аккумуляторов
Ток заряда регулируется зарядным устройством и контроллером защитной платы. Он находится в пределах 0,5 - 1 А. Попеременный заряд выполняется автоматически с преобладанием по току или напряжению. Для LiPo АКБ сила тока важнее, чем напряжение. Применять самодельные зарядки нельзя! При превышении порога тока АКБ вздуется.
Ток разряда
Ток разряда зависит от потребления устройством и внутреннего сопротивления аккумулятора. Этот показатель отображается в документации на прибор и связан с потребляемой мощностью. Длительность работы АКБ от одного полного заряда можно рассчитать примерно, разделив емкость на ток разряда. Важно! — указанная емкость номинальная, производитель устройства со встроенным АКБ может указать минимальную и номинальную емкость, вторая всегда меньше.
Хранение и эксплуатация lipo литий полимерных аккумуляторов
Правила хранения и эксплуатации литий полимерных аккумуляторов мало отличаются от стандартных рекомендаций:
- не следует помещать элементы в металлические замкнутые контейнеры;
- температурный режим должен обеспечивать отсутствие перегрева и переохлаждения элемента, при хранении достаточно 20 градусов по Цельсию, но не выше 60 и не ниже 0 С;
- LiPo элемент нельзя деформировать, сжимать, сгибать;
- контактные пластины и выводы при хранении должны быть надежно изолированы друг от друга;
- при монтаже не следует удалять термозащитный скотч с платы контроллера, отключать или обходить эту плату шунтами, при ее отсутствии использовать АКБ в устройстве с собственным контроллером заряда;
- не допускается хранение LiPo аккумуляторов во влажной среде, на льду, при повышенных температурах, в состоянии полного разряда или заряда, в условиях потенциально возможного протекания тока между выводами.
Как долго служат LiPo аккумуляторы?
Длительность службы определяется количеством циклов заряда и разряда по факту. Обычно LiPo аккумулятор сохраняет работоспособность в пределах 500 - 600 циклов, но эта цифра меняется по мере развития технологии. Использование в условиях критических температур и повышенного разряда, частое доведение до нулевого уровня могут снизить срок службы элемента.
Как проверить lipo аккумулятор?
Для проверки достаточно замерить напряжение на выходе — при полном и оптимальном заряде оно должно находиться в пределах 3,5 - 4,1 В. Этот показатель касается однобаночного элемента. При последовательном и параллельном соединении аккумуляторов расчет производится по стандартной формуле ток/напряжение с учетом балансировки и перетока. Емкость батареи проверяют на специальном калиброванном устройстве по длительности разряда при заданном значении тока разряда. При этом имеет значение внутреннее сопротивление элемента и профиль сборки многоэлементного аккумулятора.
Почему они вздуваются и как избежать вздутия?
Причина вздутия LiPo батарей — нарушение температурного режима и условий зарядки. При перегреве в течение примерно 15 минут АКБ этого типа может достичь парадоксального заряда в 105 - 110 % от номинала, что приведет к выделению избыточной энергии в виде тепла и увеличения размеров элемента. Для предотвращения вздутия необходимо:
- использовать только специальные или универсальные зарядки с пометкой LiPo;
- избегать активного использования и нагрева устройства в процессе зарядки, например, большого выделения тепла планшетом при игре или работе процессора с тяжелым ПО;
- не изменять режим зарядки произвольно, ограничивать или прекращать использование устройства при температуре выше 50 С;
- не допускать разгерметизации корпуса, замыкания выводов АКБ.
Вздувшийся элемент следует немедленно вывести из эксплуатации! При попадании воды или влаги на повреждения корпуса возможно возгорание.
Рабочая температура
Литий полимерный аккумулятор эффективно работает при положительных температурах, не превышающих 50 - 60 С. При охлаждении до 0 С возможно некоторое снижение емкости, но оно будет незаметно для мобильного устройства. Температура ниже -18 С может быть критичной для работы батареи, возможен очень быстрый разряд. При этом важно помнить, что температура воздуха и батареи отличаются — если вы совершаете звонок с мобильного телефона на морозе, то батарея просто не успевает остыть до потери работоспособности. Но если подержать телефон на морозе без защиты минут 15, то батарея остынет и сразу потеряет заряд.
Утилизация литиевых аккумуляторов
Утилизация LiPo аккумуляторов возможна только на специальном оборудовании с извлечением электролита. Разбирать эти батареи нельзя! — это может привести к нагреву и пожару. Выбрасывать литий полимерные батареи можно только в специальные контейнеры, приняв меры к тому, чтобы выводы не соприкасались. При повреждении корпуса следует поместить элемент в герметичную не проводящую ток тару, обеспечить отсутствие контакта с влагой, использовать защитные перчатки, желательно защитить лицо и глаза от попадания геля и возможного повышения температуры.
Литий полимерная батарея аккумулятор плюсы и минусы
Баланс преимуществ и недостатков LiPo аккумуляторов:
- безопасность с точки зрения отсутствия протечек электролита;
- большой выбор типоразмеров и форм из-за пластичности;
- герметичность корпуса при небольшой массе;
- особые требования к процессу зарядки АКБ;
- оптимальное соотношение емкости и размеров при постоянно растущем количестве циклов разряда/заряда;
- отсутствие эффекта памяти с потерей емкости.
Литий полимерные аккумуляторы находятся в процессе развития и совершенствования, поэтому некоторые недостатки и ограничения вроде температурного диапазона или количества рабочих циклов будут в скором времени преодолены.