Лаборатория посадочного модуля № 5: Литий-полимерные батареи

Кевин Харди основал Global Ocean Design после карьеры в Scripps...

28 декабря 2022 г.

Колонка о технологиях, стратегиях и использовании океанских кораблей.

Литий-полимерные аккумуляторы представляют собой безопасный и надежный вариант портативного электропитания. По мере того, как мы коллективно приобретали опыт, параметры приложения уточнялись, определялись и улучшались. Несмотря на повсеместное распространение в повседневной жизни, их признание не совсем опередило тревожное прошлое. Сейчас LiPos летают на пилотируемых космических кораблях Space-X и установлены на Международной космической станции. Мировая автомобильная промышленность переживает драматические изменения благодаря новым разработкам аккумуляторов, которые следуют за индустрией персональных компьютеров и мобильных телефонов. Tesla Powerwall, в котором используется набор LiPos, позволяет домам отключаться от сети, когда она выходит из строя. Погружные аппараты DSV ALVIN компании WHOI, DSV DEEP SEA CHALLENGER Джеймса Кэмерона и подводные лодки TRITON 36,000/2 (DSV Limiting Factor) компании Triton Submarine питаются от аккумуляторных модулей LiPo с компенсацией давления. В 2019 и 2020 годах Япония спустила на воду две новые дизель-электрические подводные лодки: «Тайгей», или «Большой кит», и «Торью», или «Боевой дракон», оснащенные литий-ионными батареями, благодаря чему субмарины способны дольше плавать под водой бесшумно.

Как и другие животные в зоопарке Сан-Диего, важно понимать, что LiPo батареи просто отличаются от свинцово-кислотных или щелочных батарей. У них есть свое отличительное поведение. Признаюсь, у меня были некоторые опасения, когда я начал изучать, а затем учиться на практике с LiPos. Я начал с LiPo-батарей в огнеупорном зарядном чехле на бетонном полу в небольшом бункере из шлакоблоков в 6 футах от всего остального. Я перешел к большому глиняному садовому горшку с глиняным поддоном вместо крышки. Я следил за температурой и напряжением. Я прочитал все, что мог. Я следил за многообещающими зацепками. Это была книга DreamWorks «Как приручить дракона». Мне нужно было знать. Безопасность оставалась первостепенной задачей, поскольку я начал разбираться в технологиях, которые уже использовали многие другие.

Я уже несколько лет использую LiPos в различных морских приложениях. Чем больше вы учитесь, тем больше у вас успехов и тем больше возможностей открывается. Я уважаю их плотность энергии, а также их готовность выполнять работу. Существует большой объем работ, описывающих основы LiPo-элементов и их применения. В этой статье будут приведены некоторые из них.

Короче говоря, всегда относитесь к LiPo с тем уважением, которого они заслуживают. Крайне важно оставаться в пределах рекомендованных в отрасли эксплуатационных параметров. В ужасных рассказах об энтузиастах радиоуправления выходного дня можно частично винить тех конечных пользователей, которые выходили за установленные границы, чтобы выиграть еще несколько минут полета, или пытались совершить еще один полет путем быстрой зарядки выше рекомендованной максимальной скорости. Иногда им достается паршивый аккумулятор по низкой цене. Иногда у них нет подходящих устройств для защиты и обслуживания батарей должным образом.Некоторые сведения о литий-ионных и LiPo-аккумуляторах

Литий-ионные и литий-полимерные батареи представляют собой перезаряжаемые вторичные элементы со схожим химическим составом. Их можно использовать для тех же самых мощных приложений. Они отличаются разными электролитами и упаковкой.

Литий-ионные и литий-полимерные полностью отличаются от первичных неперезаряжаемых литиевых элементов. Во-первых, в литиевых полимерах в качестве электродов используется интеркалированное соединение лития, а не металлический литий, и поэтому они более стабильны. Они также не опасны при контакте с водой. Литий-ионные элементы используют жидкий электролит и заключены в цилиндрический корпус из нержавеющей стали. Примером может служить известная ячейка 18650.

В литий-полимерных (LiPo) элементах используется гелеобразный электролит, и они герметично запечатаны внутри мягкого пластикового пакета. Это известно как «призматическая ячейка». Существует несколько химических составов LiPo, но наиболее распространенным для призматических корпусов является оксид лития-кобальта. Химический состав указан в паспорте безопасности для этой батареи. Стопку призматических ячеек можно соединить вместе с помощью термоусадочной пленки для легких применений или внутри отлитого под давлением твердого пластикового корпуса для обеспечения устойчивости к проколу.