Laboratório Lander nº 5: Baterias de polímero de lítio

Kevin Hardy fundou a Global Ocean Design após uma carreira na Scripps...

28 de dezembro de 2022

Uma coluna sobre as tecnologias, estratégias e uso de Ocean Landers

As baterias de polímero de lítio oferecem uma opção segura e robusta para energia elétrica portátil. À medida que ganhamos experiência coletivamente, os parâmetros de aplicação foram refinados, definidos e aprimorados. Embora onipresentes na vida cotidiana, sua aceitação não superou um passado conturbado. Os LiPos já voaram em espaçonaves tripuladas Space-X e estão instalados na Estação Espacial Internacional. A indústria automotiva global está passando por mudanças dramáticas com o desenvolvimento de novas baterias que acompanham as indústrias de computadores pessoais e telefones celulares. O Tesla Powerwall, que usa uma pilha de LiPos, permite que as casas saiam da rede quando a rede cai. Os submersíveis DSV ALVIN da WHOI, DSV DEEP SEA CHALLENGER de James Cameron e os submersíveis TRITON 36.000/2 (DSV Limiting Factor) da Triton Submarine são alimentados por módulos de bateria LiPo com compensação de pressão. Em 2019 e 2020, o Japão lançou dois novos submarinos diesel-elétricos, Taigei, ou "Grande Baleia", e Toryu, ou "Dragão de Combate", equipados com baterias de íons de lítio, tornando os submarinos capazes de navegar silenciosamente submersos por mais tempo.

Como vários animais no Zoológico de San Diego, é importante reconhecer que as LiPo são simplesmente diferentes das baterias de chumbo-ácido ou alcalinas. Eles têm seus próprios comportamentos distintivos. Admito que fiquei um pouco apreensivo quando comecei a estudar, depois aprendendo fazendo com LiPos. Comecei com baterias LiPo dentro de uma bolsa de carregamento à prova de fogo, em um piso de concreto dentro de um pequeno bunker de blocos de concreto a 2 metros de distância de todo o resto. Mudei-me para um grande pote de jardim de barro com uma panela de drenagem de barro como tampa. Eu monitorei a temperatura e a voltagem. Li tudo o que pude. Eu segui pistas promissoras. Era "Como Treinar o Seu Dragão" da DreamWorks. Eu precisava saber. A segurança permaneceu primordial, pois comecei a entender a tecnologia que muitos outros já estavam usando.

Já uso LiPos há vários anos em uma variedade de aplicações no mar. Quanto mais você aprende, mais sucessos você tem e mais possibilidades se apresentam. Eu respeito sua densidade de energia, mas também sua vontade de fazer um trabalho. Há um grande corpo de trabalho descrevendo os fundamentos das células LiPo e sua aplicação. Este artigo citará alguns deles.

Resumindo, sempre trate os LiPo's com o respeito que eles merecem. É crucial permanecer dentro dos parâmetros operacionais recomendados pela indústria. Os terríveis contos de entusiastas de RC de fim de semana podem ser parcialmente atribuídos aos usuários finais que se desviam dos limites prescritos para ganhar mais alguns minutos de tempo de voo ou tentam obter mais um voo com carregamento rápido acima da taxa máxima recomendada. Às vezes é uma bateria ruim que eles compraram por um preço barato. Às vezes, eles não têm os dispositivos certos para proteger e manter as baterias como deveriam.Algumas noções básicas sobre baterias Li-ion e LiPo

As baterias de íon de lítio e polímero de lítio são células secundárias recarregáveis ​​com químicas semelhantes. Eles podem ser usados ​​para as mesmas aplicações de alta potência. Eles se distinguem por diferentes eletrólitos e embalagens.

O íon de lítio e o polímero de lítio são completamente diferentes das células de lítio primárias não recarregáveis. Por um lado, os polímeros de lítio usam um composto de lítio intercalado para seus eletrodos, não o lítio metálico e, portanto, são mais estáveis. Elas também não são perigosas se expostas à água. As células de íon-lítio usam um eletrólito líquido e são acondicionadas em um invólucro cilíndrico de aço inoxidável. A conhecida célula 18650 é um exemplo.

As células de polímero de lítio (LiPo) usam um eletrólito em gel e são seladas a vácuo dentro de uma bolsa de plástico macio. Isso é conhecido como uma "célula prismática". Existem várias químicas de LiPo, mas a mais comum para pacotes prismáticos é o óxido de cobalto de lítio. A química é especificada no MSDS para essa bateria. Uma pilha de células prismáticas pode ser unida usando um invólucro retrátil, para aplicações leves, ou dentro de um invólucro de plástico rígido moldado por injeção para fornecer resistência à perfuração.