A bateria de polímero de lítio é a tecnologia de bateria mais comum que usamos todos os dias. Mas você conhece o princípio de operação e construção das baterias de polímero de lítio?
O princípio de operação e construção das baterias de polímero de lítio é idêntico ao das baterias de íon-lítio. Essas baterias operam com base no princípio de desintercalação e intercalação de íons de lítio de materiais de eletrodos positivos para materiais de eletrodos negativos. Vamos revisar primeiro o processo de produção da bateria de polímero de lítio.
As células tipo sanduíche (Fig. 2) consistem em um eletrodo de grafite (negativo), um eletrodo de óxido metálico de lítio (positivo) e uma camada separadora. O óxido metálico de lítio é baseado em compostos de óxido de manganês, níquel ou cobalto ou uma mistura deles.
Em certas células com um nível de voltagem mais baixo, o fosfato de ferro é usado como alternativa na forma de células de fosfato de ferro-lítio. A composição afeta as propriedades da bateria e varia de acordo com o fabricante e o grau de qualidade.
Figura 2. Construção básica de células de íons de lítio. Diagrama: © Universidade de Siegen
Critérios significativos que distinguem as baterias de polímero de lítio de outros tipos de células:
As células de íons de lítio possuem um invólucro fixo em aço inoxidável ou alumínio. O invólucro é geralmente de forma cilíndrica (“células redondas”). No entanto, também estão disponíveis formas retangulares.
Desvantagens: custos relativamente altos de ferramentas para fabricação de carcaças; dimensões restritas.
Vantagens: carcaça robusta e mecanicamente forte, dificultando danos à bateria. Um processo de soldagem a laser sela as células.
As células de polímero de lítio, também conhecidas como células moles ou em bolsa, têm um invólucro fino e um tanto “macio” – como uma bolsa – feito de folha de alumínio repuxada profundamente. O invólucro predominantemente prismático pode ser produzido de forma mais fácil e barata do que os invólucros rígidos das células de íons de lítio. Os outros componentes, em folhas de camada fina (<100 µm), também podem ser produzidos em massa a um custo relativamente baixo.
As células são leves, finas e podem ser feitas em uma ampla variedade de formatos e tamanhos. Podem ser alcançados grandes formatos e alturas inferiores a 1 mm. As células, no entanto, requerem um manuseio mecânico cuidadoso.
A película da caixa é revestida em ambos os lados com plástico. Interior: poliolefinas, resistentes aos componentes celulares. Exterior: poliamida, resistente às intempéries. Este laminado à prova d'água é soldado e envolve a célula que compreende cátodo, ânodo e separador.
A execução do defletor na zona do terraço foi um ponto crítico. Uma folha adicional soldada ao defletor aumenta a vedação nesta área da soldagem do “invólucro”.
o Conjunto de eletrodos: Nas baterias de polímero de lítio o conjunto de eletrodos é composto por uma substância à base de carbono (grafite+aditivos) colada sobre um substrato metálico. O cátodo consiste em óxidos de cobalto litiados tridimensionais ou óxidos mistos de níquel/manganês/cobalto (NMC), também colados sobre um substrato metálico. Defletores estão presentes em ambos os eletrodos. Eles são enrolados ao redor do núcleo junto com o separador, normalmente uma poliolefina de três camadas. O núcleo geralmente consiste em um pino chato para criar o enrolamento retangular. O enrolamento fica no fundo da folha da bolsa, que é parcialmente dobrada e colocada sobre o enrolamento. A vedação é criada soldando a folha.
o Design: Uma vantagem é a gama quase ilimitada de tamanhos e formatos graças à falta de uma caixa de aço rígida e à construção compacta. Em particular, a possibilidade de projetar células muito planas diferencia a tecnologia das baterias de polímero de lítio. Essas baterias podem ser mais finas que 1 mm.
Isso resulta em uma liberdade significativa de design para o produto final. Dimensões individuais podem ser realizadas mesmo para lotes pequenos, enquanto o espaço reservado para a bateria pode ser utilizado em todo o seu potencial.
o Densidade energética: A densidade energética destas células é superior à de outros tipos. Em relação ao seu peso total, as células de polímero de lítio têm uma densidade de energia ligeiramente maior do que as células de íons de lítio. Tal como as baterias de iões de lítio, podem ser facilmente ligadas em paralelo para permitir capacidades mais elevadas.
o Autodescarga: Outra vantagem das células LiPo é a sua taxa relativamente baixa de autodescarga.
No entanto, devem ser protegidos contra sobrecargas, descargas profundas e temperaturas extremas.
o Aprovação: A difusão das células de polímero de lítio no mercado confirma as vantagens e a aceitação desta tecnologia. Muitas das células no mercado são certificadas. Antes de uma determinada célula ser utilizada, deve-se verificar se ela possui homologação e se o fabricante possui as ferramentas necessárias para a produção
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