Самый безопасный литиевый аккумулятор в мире
Safest lithium battery in the world
DOI: 10.24411/2658-4964-2020-10112
Аннотация
В данной статье рассматриваются основные характеристики гибкой литиевой батареи, разработанной компанией ProLogium. Обосновывается необходимость внедрения данного аккумулятора во все сферы человеческой деятельности и преимущества перед остальными аккумуляторами, образованными другими веществами. Показаны внешние механические воздействия, которые не влияют на работоспособность, а также приведены основные примеры устройств и систем, где данная технология может с успехом заменить устаревшие виды аккумуляторов. Также рассмотрены основные виды компоновки ячеек в виде прямых и скрученных.
Abstract
This article discusses the key features of a flexible lithium battery developed by ProLogium. The necessity of introducing this battery into all spheres of human activity and the advantages over other batteries formed by other substances are substantiated. External mechanical influences that do not affect operability are shown, as well as the main examples of devices and systems where this technology can successfully replace obsolete types of batteries. Also considered are the main types of cell layout in the form of straight and twisted.
Ключевые слова: гибкие батареи, FLCB, FCCL, Pin Style, литий-ионные аккумуляторы.
Keywords: flexible batteries, FLCB, FCCL, Pin Style, lithium-ion batteries.
За последние несколько лет гибкие устройства вышли за рамки концептов и стали все чаще мелькать в новостных лентах и на различных выставках. Гибкие батареи – это необходимое звено в эволюции носимой техники и электроники.
Стандартные литий-ионные аккумуляторы, которые сейчас лежат в основе практически всей портативной электроники и электротехники, выполняются стационарными, негнущимися. Современные батарейки, питающие наши мобильные устройства вроде смартфонов, планшетов и множества других гаджетов, появляющихся каждый день, по-прежнему очень чувствительны к различного рода повреждениям, которые могут в конечном итоге привести к их возгоранию и даже взрыву.
О таких случаях мы слышали не раз. Для того чтобы решить проблему хрупкости батарей и сделать их более адаптивными
, компания ProLogium решила создать новый тип аккумуляторов, получивших название FLCB.
FLCB – это первая и единственная в мире литиевая батарея, в которой в качестве подложки и токосъемника используется FCCL (гибкий медный ламинированный материал) из FPC (гибкой печатной платы). В народе данный концепт получил название бумажной батареи
, но это не потому, что батарея якобы сделана из бумаги.
Название точно говорит об особенностях FLCB, так как аккумулятор ультратонкий с толщиной 0,38 мм и обладает превосходной гибкостью при динамическом изгибе и закручивании (образуя небольшой цилинд). Кроме того, он может изготавливаться различными инновационными путями нанесения печати и покрытия.
Со своими характеристиками FLCB может открыть бесконечные возможности для развития энергетики. Это может дать компаниям больше свободы при разработке умных часов или умной одежды, которые не будут громоздким. Данный тип аккумуляторов особенно подходит для изделий с изгибом, включая носимые электронные устройства, блоки питания, умные очки, датчики температуры, датчики слежения GPS, смарт-дисплеи, функциональные карты, индикаторы трафика, IOT, электрические сигареты, электрические ручки и товары медицинского назначения. Также есть возможность использовать FLCB для специфичного рынка, такого как медицинские инструменты. Тем не менее, вышеуказанные продукты являются лишь основными категориями для использования FLCB, потому что спектр сфер использования подобной технологии достаточно обширен.
Одной из основных отличительных особенностей FLCB является безопасность. Используемая ячейка FLCB продолжает работать даже после складывания, ударов, перфорации, резки или обжига (при 700 ∼ 1300°C). FLCB не будет протекать или гореть, поскольку в нём нет утечки, а несжимаемый твердотельный электролит может предотвратить закорачивание катода и анода.
Размер рабочей площади – еще одна особенность FLCB, полезная как для инженеров, так и для клиентов. Самый маленький размер стандартного продукта (ячейки) сейчас составляет 27 х 38 мм, а самый большой – 107 * 163 мм. Это может широко применяться в различных устройствах для уменьшения габаритов и увеличения коэффициента эргономичности. Более того, емкость батареи площадью в один квадратный метр может достигать 40 ∼ 50 Ач при толщине всего 0,38 мм. И, скорее всего, умные мебель, пол с подогревом или стена умного дома перестают быть всего лишь набросками на бумаге.
Очередной отличительной особенностью FLCB, определяющей её превосходство над остальными типами аккумуляторов, является возможность работы в условиях экстремального вакуума, подобного космическому пространству (разбухание <5% и отсутствие утечек). Таким образом, даже при установке в кабину самолета без давления или вакуумную машину FLCB останется работоспособным
Емкость FLCB связана с двумя факторами:
- отношение размера ячейки к занимаемой площади
- количество параллельных ячеек.
Согласно этой логике, чем больше ячейка, тем больше емкость. Чтобы продлить срок службы аккумулятора и повысить его ёмкость, можно увеличить площадь для размещения аккумулятора и добавить слои (ячейки).
Ячейки, скрученные в трубки – еще одно расширенное применение FLCB. Этот метод также известен как батарея в стиле Pin Style
или складные батареи
.
Благодаря чрезвычайно высокой гибкости FLCB, любая модель FLCB любого размера может быть свернута до размеров маленькой соломинки. Наименьший диаметр проходных испытаний сейчас составляет около 4 ∼ 5 мм.
Ниже, на рисунке 1, показан график зависимости ёмкости аккумулятора от количества циклов зарядки для различных форм ячейки.
Рисунок 1 – График зависимости ёмкости от количества циклов зарядки
Из графика видно, что не зависимо от того, в каком положении находится батарея, в скрученном виде или в виде листа, она превосходно сохраняет свои свойства и в этом плане превосходит остальные виды аккумуляторов.
Появление подобной технологии с высокой прочностью и плотностью LCB создаёт толчок в области науки и техники к новым, ещё не покорённым горизонтам. Использование FLCB затронет практически все сферы жизни человека начиная от спорта и заканчивая запуском космических аппаратов в космос.
Список литературы
-
Смирнов С. Е. Разработка и исследование пленочного литиевого аккумулятора // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Национальный исследовательский университет
МЭИ
. – 2014. – С. 151 Режим доступа: https://mpei.ru/Science/Dissertations/dissertations/Dissertations/Savostianov%20AN_diss.pdf - Ютт В. Е. Повышение энергетической эффективности и эксплуатационных показателей электромобилей. Диссертация на соискание ученой степени Кандидата технических наук. Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) 2017 г., стр. 160. Режим доступа: https://miit.ru/content/%D0%94%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%%20B0%D1%86%D0%B8%D1%8F.pdf?id_wm=770923
- Перспективы применения литий-ионных аккумуляторов на железнодорожном транспорте [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.xn----otbbjnf.xn--p1ai/perspektivy-primeneniya-lia-na-rzd.html
References
- Smirnov S. E. Development and research of a film lithium battery / / Dissertation for the degree of candidate of technical Sciences. National research University "MEI". – 2014. – P. 151 Access Mode: https://mpei.ru/Science/Dissertations/dissertations/Dissertations/Savostianov%20AN_diss.pdf
- Yutt V. E. Improving energy efficiency and performance indicators of electric vehicles. The dissertation on competition of a scientific degree of Candidate of technical Sciences. Moscow automobile and road state technical University (MADI) 2017, p. 160. Access mode: https://miit.ru/content/%D0%94%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%%20B0%D1%86%D0%B8%D1%8F.pdf?id_wm=770923
- Prospects for the use of lithium-ion batteries in railway transport [Electronic resource]. – Access Mode: https://www.xn----otbbjnf.xn--p1ai/perspektivy-primeneniya-lia-na-rzd.html