От конструкции корпуса аккумулятора Li-ion зависит то, как он будет работать, храниться и заряжаться, какие ограничения получит, сможет ли разместиться внутри батарейной сборки, либо в лотке смартфона или любого другого электронного устройства.
👉 Как производители выбирают аккумулятор для смартфона?
Узнайте, какие три основных варианта есть у производителей. Чем они отличаются и какие особенности изготовления на производстве — обо всём кратко и простым языком далее в статье.
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Li-Ion | Li-Poly ➡ Производство
Особенности трёх основных форм-факторов литиевых аккумуляторов
Форматы аккумуляторов Li-ion доступны в жёстких цилиндрической и призматической (простыми словами, «прямоугольной») конструкциях, а также в мягких полимерных корпусах в виде «мешочка». У каждого корпуса свои особенности, плюсы и минусы.
⭐ Все форм-факторы Li-ion применяют механизмы безопасности.
Элемент может выпускаться условно «без защиты». Но даже в этом случае производитель предусматривает модуль контроля по событиям злоупотребления ячейкой (например, из-за роста температуры отключается ток, срабатывают клапаны сброса внутреннего давления из-за скопления газа в случае внутреннего короткого замыкания и так далее).
1. Цилиндрический корпус аккумулятора Li-ion
📃 Хорошо зарекомендовавшая себя технология, которая используется для многих типов сборных аккумуляторных батарей, включая блоки тягового питания электромобилей.
❌ Занимают много места.
Цилиндрический форм-фактор литий-ионного аккумулятора изготавливается следующим образом:
- длинные полосы катодной фольги, сепаратора (разделителя) и анодной фольги скатываются в «рулон»;
- готовый материал помещается в жёсткий корпус из нержавеющей стали, алюминия или композитных материалов;
- конструкция заполняется жидким электролитом;
- устанавливается защита в верхней части сборки;
- электроды привариваются к внешним клеммам батареи (контактные элементы в виде площадки снизу и вверху, либо проводов с одной стороны);
- ячейка герметично закрывается путём обжатия верхней площадки сборки.
2. Призматический корпус аккумулятора Li-ion
📃 Призматические элементы тоньше цилиндрических, потому лучше подходят компактным мобильным устройствам (от недорогих телефонов и смартфонов до ноутбуков и электроинструмента).
❌ Дорогие в изготовлении.
Есть два варианта изготовления призматических Li-ion-аккумуляторов:
- методом рулонной намотки — катодная фольга, сепаратор и анодная фольга скручиваются в рулон в точности как по методу изготовления цилиндрического форм-фактора литий-ионного аккумулятора, только с меньшим радиусом закручивания и широким основанием;
- колодным способом — электродный и разделительный материал разделены кусками прямоугольной формы и размещены по принципу стопки колоды карт пластами.
Дальнейшее изготовление аккумулятора призматического форм-фактора:
- установка клемм в виде контактных площадок (сверху или сбоку корпуса);
- установка материала, проводки и контроллера в жёсткий корпус (пластик, композитные материалы, алюминий);
- соединение контроллера с шлейфом питания или контактной площадкой.
3. «Pouch-cell» или «пакетная ячейка» — мягкий корпус аккумулятора Li-ion
📃 Похожи по форме на призматические ячейки, но вместо жёсткого корпуса используется тонкий гибкий полимерно-алюминиевый ламинат.
❌ Не так безопасны и долговечны, как призматические, имеют склонность к вздутию.
💡 Иногда такие аккумуляторы называют «литий-полимерными» (Li-Polymer, Li-Pol/Li-Po), но это не совсем правильно.
Форм-фактор литий-ионного аккумулятора в виде «пакета-ячейки» экономит затраты производителя на изготовление. Потребителю они выгодны тем, что размеры и вес меньше при той же ёмкости. Основной недостаток — характеристики безопасности и долговечности снижены.
Изготовление литий-ионных аккумуляторов в корпусе «Pouch-cell»:
- колодным методом или намоткой укладывается электродный и разделительный материал;
- электроды имеют выводы с одной стороны;
- клеммы привариваются к электродам;
- как и у призматических ячеек, устанавливается контроллер;
- материал пропитывается жидким электролитом;
- вместо жёсткого металлического корпуса всё помещается в многослойный гибкий полимерно-алюминиевый «мешок» или «пакет»;
- конструкция запечатывается;
- устанавливаются разъёмы (типовой штекер, шлейф или контактная площадка).
***
По очевидным причинам, использовать цилиндрический форм-фактор литий-ионного аккумулятора в смартфоне нецелесообразно. Такие ячейки займут много внутреннего пространства.
💡 Даже если их сделать очень малого радиуса и положить в ряд.
Гораздо выгоднее применить тонкие призматические ячейки или даже ламинированные «Pouch-cell». Последние становятся всё более популярными благодаря низкой себестоимости и компактности.
Сниженную безопасность вздувающихся пакетных ячеек нивелируют «умные» системы контроля заряда. В аппаратной логике и операционной системе самой электроники многие процессы поддаются тонкой настройке.
Читайте также
👉 Сложно ли начать производство литий-ионных аккумуляторов в России?
