Šta su litijum-jonske baterije

Litijum-jonske baterije popularna su vrsta hemije baterije. Glavna prednost koju ovi baterije nude je da su punjivi. Zbog ove funkcije, oni se danas nalaze na većini potrošačkih uređaja koji koriste bateriju. Mogu se naći u telefonima, električnim vozilima i kolima za golf baterije.

Kako djeluju litijum-jonske baterije?

Litijum-jonske baterije sastoji se od jedne ili više litijum-jonskih ćelija. Oni sadrže i zaštitnu ploču za sprečavanje prekomernog punjenja. Stanice se nazivaju baterije koje su jednom postavljene u kućištu sa zaštitnom pločom.

Jesu li litijum-jonske baterije iste kao i litijumske baterije?

Ne. Litijumska baterija i litijum-jonska baterija su uvelike različite. Glavna razlika je da se potonji puštaju. Još jedna velika razlika je rok trajanja. Litijumska baterija može trajati do 12 godina neiskorištenih, dok litijum-jonske baterije imaju rok trajanja do 3 godine.

Koje su ključne komponente litijum-jonskih baterija

Litijum-jonske ćelije imaju četiri glavne komponente. Ovo su:

Anoda

Anoda omogućava struju da se premješta iz baterije u vanjski krug. Također pohranjuje litijum-jone prilikom punjenja baterije.

Katoda

Katoda je ono što određuje kapacitet i napon ćelije. Iz pražnjenja baterije proizvodi litijumske ioni.

Elektrolit

Elektrolit je materijal koji služi kao cjevovod za litijum-jone za pomicanje između katode i anode. Sastoji se od soli, aditiva i raznih otapala.

Separator

Završni komad u litijum-jonskoj ćeliji je separator. Djeluje kao fizička barijera da se katoda i anoda odvoje.

Litijum-jonske baterije rade premještanjem litijum-jona iz katode do anode i obrnuto preko elektrolita. Kako se ioni kreću, aktiviraju besplatne elektrone u anodi, kreirajući naboj na pozitivnom kolektoru struje. Ti elektroni prolaze kroz uređaj, telefon ili golf kolica, do negativnog sakupljača i natrag u katodu. Slobodni protok elektrona unutar baterije spriječava se odvajanje, prisiljavajući ih na kontakte.

Kada napunite litijum-jonsku bateriju, katoda će osloboditi litijum-jonove i oni se kreću prema anodi. Kada se ispušta, litijum-joni prelaze iz anode do katode, što stvara protok struje.

Kada su izumljene litijum-jonske baterije?

Litijum-jonske baterije prvo su zamišljene u 70-ih od strane engleskog hemičara Stanley Whittingham. Tokom svojih eksperimenata naučnici su istraživali razna hemijska sredstva za bateriju koja bi se mogla napuniti. Njegovo prvo suđenje je uključivalo disulfid od titanijuma i litijum kao elektrode. Međutim, baterije bi bile kratki spoj i eksplodirali.

U 80-ima, drugi naučnik, John B. Goodenough, preuzeo je izazov. Ubrzo nakon toga, Akira Yoshino, japanski hemičar, započeo je istraživanje tehnologije. Yoshino i Goodenough dokazali su da je litijum-metal bio glavni uzrok eksplozije.

U 90-ima, litijum-jonska tehnologija počela je dobijati vuču, brzo postaje popularni izvor napajanja do kraja decenije. Označio je prvi put da je tehnologija komercijalizirana od strane Sonyja. Ta loša sigurnosna evidencija litijumskih baterija potaknula je razvoj litijum-jonskih baterija.

Dok litijumske baterije mogu držati veću gustoću energije, nisu sigurni tokom punjenja i pražnjenja. S druge strane, litijum-jonske baterije su sasvim sigurno za punjenje i pražnjenje kada se korisnici pridržavaju osnovnih sigurnosnih smjernica.

Koja je najbolja litijum-jonska hemija?

Postoje brojne vrste litijum-jonske baterije. Komercijalno dostupne su:

Litijum titanat
Litijum nikl kobalt aluminijum oksid
Litijum nikl manganese kobaltni oksid
Litijum mangan oksid (LMO)
Litijum kobaltni oksid
Litijum gvožđe fosfat (LIFEPO4)

Postoje brojne vrste hemijskih sredstava za litijum-jonske baterije. Svaka ima svoje usponu i manjke. Međutim, neki su prikladni samo za specifične slučajeve upotrebe. Kao takav, tip koji odaberete ovisit će o vašim potrebama snage, budžetom, sigurnosnoj toleranciji i specifičnom slučaju.

Međutim, LIFEPO4 baterije su najprikladnije dostupne opcije. Ove baterije sadrže grafitnu ugljičnu elektrodu koja služi kao anoda i fosfat kao katoda. Imaju dug životni vijek do 10.000 ciklusa.

Uz to, oni nude odličnu toplinsku stabilnost i mogu se sigurno nositi s kratkim prestankom potražnjom. LifePo4 baterije su ocijenjene za termički bijeli prag do 510 stepeni Fahrenheita, najveći od bilo koje komercijalno dostupne litijum-jonske vrste baterije.

Prednosti LifePo4 baterija

U odnosu na olovne kiseline i ostale litijumske baterije, litijumčaro željezo fosfatne baterije imaju ogromnu prednost. Oni se efikasno naplaćuju i ispuštaju, traju duže i mogu dubokoCLEbez gubitka kapaciteta. Te prednosti znače da baterije nude ogromne uštede troškova tokom svog života u odnosu na druge vrste baterija. Ispod je pogled na specifične prednosti ovih baterija u električnim vozilima male brzine i industrijsku opremu.

LifePo4 baterija u vozilima sa malim brzinama

Električna vozila s niskim brzinama (levo) su vozila sa četiri kotača koja teže manje od 3000 kilograma. Pokreću ih električnim baterijama, što ih čini popularnim izborom za kolica za golf i drugu rekreativnu upotrebu.

Prilikom odabira opcije baterije za vaš LEV, jedna je od najvažnijih razmatranja dugovječnost. Na primjer, kolica sa pogonom na baterije trebale bi imati dovoljno snage za vožnju oko golf terena od 18 rupa bez potrebe za punjenje.

Drugo važno razmatranje je raspored održavanja. Dobra baterija ne treba da se ne traži održavanje kako bi se osiguralo maksimalno uživanje u vašoj ležernom aktivnoj aktivnosti.

Baterija bi također trebala moći raditi u različitim vremenskim uvjetima. Na primjer, trebalo bi vam omogućiti golf u ljetnoj vrućini i na jesen kada temperature padaju.

Dobra baterija bi također trebala doći sa kontrolnim sustavom koji osigurava da se ne pregrijem ili prehlađuje, ponižavajući svoj kapacitet.

Jedan od najboljih brendova koji ispunjava sve ove osnovne, ali važne uslove je royow. Njihova linija LifePo4 litijumske baterije ocijenjena je za temperature od 4 ° F do 131 ° F. Baterije dolaze sa ugrađenim sistemom upravljanja baterijama i izuzetno su jednostavni za ugradnju.

Industrijske aplikacije za litijum jonske baterije

Litijum-jonske baterije popularna su opcija u industrijskim aplikacijama. Najčešća korištena hemija su LIFEPO4 baterije. Neka od najčešćih opreme za korištenje ovih baterija su:

Viljuškari uski prolazi
Protubaravno viljuškari
Viljuškari na 3 kotača
Hodni viljuškari
End i centri jahači

Mnogo je razloga zbog kojih litijum jonske baterije raste u popularnosti u industrijskim postavkama. Glavni su:

Veliki kapacitet i dugovječnost

Litijum-jonske baterije imaju veću gustinu energije i dugovječnost u odnosu na olovne kisele baterije. Mogu težiti trećinu težine i isporučiti isti izlaz.

Njihov životni ciklus je još jedna velika prednost. Za industrijsku operaciju cilj je zadržati kratkoročne ponavljajuće troškove na minimum. Sa litijum-jonskim baterijama, viljuškarske baterije mogu trajati tri puta duže voleći do velikih ušteda troškova.

Oni također mogu raditi na većoj dubini pražnjenja do 80%, bez utjecaja na njihov kapacitet. To ima još jednu prednost u uštedi vremena. Operacije ne trebaju prestati na sredini za zamjenu baterija, što može dovesti do hiljada sati sa satima spašenih u dovoljno velikom razdoblju.

Punjenje velike brzine

Sa industrijskim olovnim akumulatorima, normalno vrijeme punjenja je oko osam sati. Koji se izjednačava sa čitavim 8-satnim smjenama u kojem je baterija nedostupna za upotrebu. Slijedom toga, menadžer mora objasniti ovaj prekid i kupovinu dodatnih baterija.

Sa LifePo4 baterije, to nije izazov. Dobar primjer jeRoypow industrijski litijski litijumske baterije, koji naplaćuju četiri puta brže od olovnih akumulatora. Još jedna korist je sposobnost da ostanete efikasni tokom pražnjenja. Olovne akumulatori često trpe zaostajanje u performansama dok se prazni.

Linija sa ropove industrijskih baterija takođe nema problema sa memorijom, zahvaljujući efikasnom sistemu upravljanja baterijama. Olovne kiseline baterije često pate od ovog pitanja, što može dovesti do propusta u punom kapacitetu.

S vremenom, uzrokuje sulfaciju, što može preseći već kratki životni vijek na pola. Pitanje se često događa kada su olovne akumulatori pohranjene bez punog punjenja. Litijumske baterije mogu se napuniti u kratkim intervalima i pohranjeni u bilo kojem kapacitetu iznad nule bez ikakvih problema.

Sigurnost i rukovanje

LifePo4 baterije imaju ogromnu prednost u industrijskim postavkama. Prvo imaju veliku toplotnu stabilnost. Ove baterije mogu raditi na temperaturama do 131 ° F, a da ne trpe štetu. Olovne kiseline baterije izgubile bi do 80% svog životnog ciklusa na sličnoj temperaturi.

Drugi problem je težina baterija. Za sličan kapacitet baterije, olovne kiseline baterije vagaju znatno više. Kao takav, često im je potrebna određena oprema i duži vreme ugradnje, koji mogu dovesti do manjeg radnog vremena provedenih na poslu.

Drugo pitanje je sigurnost radnika. Općenito, LifePo4 baterije su sigurnije od olovnih baterija. Prema OSHA smjernicama, olovne akumulacije moraju se pohraniti u posebnu sobu opremom dizajniranom za uklanjanje opasnih dipa. Koji uvodi dodatni trošak i složenost u industrijsku operaciju.

Zaključak

Litijum-jonske baterije imaju jasnu prednost u industrijskim postavkama i za električna vozila sa malim brzinama. Oni traju duže, samim tim ušteđujući novac korisnika. Ove su baterije nuli i održavanje, što je posebno važno u industrijskom okruženju u kojem je ušteda troškova najvažnije.