Què són les bateries d'ions de liti

Les bateries d'ió de liti són un tipus popular de química de bateries. Un avantatge important que ofereixen aquestes bateries és que són recarregables. A causa d'aquesta característica, es troben a la majoria de dispositius de consum actuals que utilitzen una bateria. Es poden trobar en telèfons, vehicles elèctrics i carros de golf amb bateria.

Com funcionen les bateries d'ions de liti?

Les bateries d'ió de liti estan formades per una o diverses cèl·lules d'ió de liti. També contenen una placa de circuit protector per evitar la sobrecàrrega. Les cèl·lules s'anomenen bateries un cop instal·lades en una carcassa amb una placa de circuit protector.

Les bateries d'ions de liti són les mateixes que les bateries de liti?

No. Una bateria de liti i una bateria d'ió de liti són molt diferents. La principal diferència és que aquests últims són recarregables. Una altra diferència important és la vida útil. Una bateria de liti pot durar fins a 12 anys sense utilitzar, mentre que les bateries d'ió de liti tenen una vida útil de fins a 3 anys.

Quins són els components clau de les bateries d'ions de liti

Les cèl·lules d'ions de liti tenen quatre components principals. Aquests són:

Ànode

L'ànode permet que l'electricitat passi de la bateria a un circuit extern. També emmagatzema ions de liti quan es carrega la bateria.

Càtode

El càtode és el que determina la capacitat i la tensió de la cèl·lula. Produeix ions de liti quan es descarrega la bateria.

Electròlit

L'electròlit és un material, que serveix de conducte perquè els ions de liti es moguin entre el càtode i l'ànode. Es compon de sals, additius i diversos dissolvents.

El Separador

La peça final d'una cèl·lula d'ions de liti és el separador. Actua com una barrera física per mantenir separats el càtode i l'ànode.

Les bateries d'ions de liti funcionen movent ions de liti del càtode a l'ànode i viceversa a través de l'electròlit. A mesura que els ions es mouen, activen electrons lliures a l'ànode, creant una càrrega al col·lector de corrent positiu. Aquests electrons flueixen a través del dispositiu, un telèfon o un carro de golf, fins al col·lector negatiu i tornen al càtode. El separador impedeix el lliure flux d'electrons dins de la bateria, forçant-los cap als contactes.

Quan carregueu una bateria d'ions de liti, el càtode alliberarà ions de liti i es mouran cap a l'ànode. Quan es descarreguen, els ions de liti es mouen de l'ànode al càtode, la qual cosa genera un flux de corrent.

Quan es van inventar les bateries d'ions de liti?

Les bateries d'ions de liti van ser concebudes per primera vegada als anys 70 pel químic anglès Stanley Whittingham. Durant els seus experiments, els científics van investigar diverses químiques per a una bateria que es pogués recarregar. El seu primer assaig va incloure disulfur de titani i liti com a elèctrodes. Tanmateix, les bateries es curtcircuitarien i explotarien.

Als anys 80, un altre científic, John B. Goodenough, va acceptar el repte. Poc després, Akira Yoshino, un químic japonès, va començar a investigar la tecnologia. Yoshino i Goodenough van demostrar que el metall de liti era la principal causa de les explosions.

Als anys 90, la tecnologia d'ions de liti va començar a guanyar força, convertint-se ràpidament en una font d'energia popular a finals de la dècada. Va ser la primera vegada que la tecnologia va ser comercialitzada per Sony. Aquest pobre registre de seguretat de les bateries de liti va impulsar el desenvolupament de bateries d'ions de liti.

Tot i que les bateries de liti poden contenir una densitat d'energia més alta, no són segures durant la càrrega i la descàrrega. D'altra banda, les bateries d'ió de liti són bastant segures per carregar i descarregar quan els usuaris compleixen les directrius bàsiques de seguretat.

Quina és la millor química de ions de liti?

Hi ha nombrosos tipus de química de bateries d'ions de liti. Els disponibles comercialment són:

Titanat de liti
Liti níquel cobalt òxid d'alumini
Liti níquel manganès òxid de cobalt
Òxid de manganès de liti (LMO)
Òxid de cobalt de liti
Fosfat de ferro de liti (LiFePO4)

Hi ha nombrosos tipus de química per a bateries d'ions de liti. Cadascú té els seus avantatges i inconvenients. Tanmateix, alguns només són adequats per a casos d'ús específics. Com a tal, el tipus que trieu dependrà de les vostres necessitats d'energia, pressupost, tolerància de seguretat i cas d'ús específic.

No obstant això, les bateries LiFePO4 són l'opció més disponible comercialment. Aquestes bateries contenen un elèctrode de carboni de grafit, que serveix com a ànode, i fosfat com a càtode. Tenen un cicle de vida llarg de fins a 10.000 cicles.

A més, ofereixen una gran estabilitat tèrmica i poden suportar amb seguretat les pujades curtes de la demanda. Les bateries LiFePO4 tenen una classificació per a un llindar de fugida tèrmica de fins a 510 graus Fahrenheit, el més alt de qualsevol tipus de bateria d'ió de liti disponible comercialment.

Avantatges de les bateries LiFePO4

En comparació amb l'àcid de plom i altres bateries a base de liti, les bateries de fosfat de ferro de liti tenen un gran avantatge. Es carreguen i es descarreguen de manera eficient, duren més i poden arribar a profunditzarclesense perdre capacitat. Aquests avantatges fan que les bateries ofereixen un gran estalvi de costos durant la seva vida útil en comparació amb altres tipus de bateries. A continuació es mostren els avantatges específics d'aquestes bateries en vehicles de baixa velocitat i equips industrials.

Bateria LiFePO4 en vehicles de baixa velocitat

Els vehicles elèctrics de baixa velocitat (LEV) són vehicles de quatre rodes que pesen menys de 3000 lliures. S'alimenten amb bateries elèctriques, cosa que els converteix en una opció popular per als carros de golf i altres usos recreatius.

Quan escolliu l'opció de bateria per al vostre LEV, una de les consideracions més importants és la longevitat. Per exemple, els carros de golf que funcionen amb bateries haurien de tenir prou potència per circular per un camp de golf de 18 forats sense haver de recarregar-los.

Una altra consideració important és el calendari de manteniment. Una bona bateria no hauria de requerir cap manteniment per garantir el màxim gaudi de la vostra activitat lúdica.

La bateria també hauria de poder funcionar en condicions meteorològiques variades. Per exemple, hauria de permetre jugar al golf tant a la calor de l'estiu com a la tardor quan baixen les temperatures.

Una bona bateria també hauria d'anar amb un sistema de control que garanteixi que no es sobreescalfi ni es refredi massa, degradant la seva capacitat.

Una de les millors marques que compleix totes aquestes condicions bàsiques però importants és ROYPOW. La seva línia de bateries de liti LiFePO4 està classificada per a temperatures d'entre 4 °F i 131 °F. Les bateries vénen amb un sistema de gestió de bateries integrat i són extremadament fàcils d'instal·lar.

Aplicacions industrials per a bateries d'ions de liti

Les bateries d'ió de liti són una opció popular en aplicacions industrials. La química més utilitzada són les bateries LiFePO4. Alguns dels equips més habituals per utilitzar aquestes bateries són:

Carretons elevadors de passadís estrets
Carretons elevadors contrapesats
Carretons elevadors de 3 rodes
Apiladors de walkie
Pilotes finals i centrals

Hi ha moltes raons per les quals les bateries d'ions de liti estan creixent en popularitat en entorns industrials. Els principals són:

Alta capacitat i longevitat

Les bateries d'ió de liti tenen una densitat d'energia i una longevitat més grans en comparació amb les bateries de plom-àcid. Poden pesar un terç del pes i oferir la mateixa producció.

El seu cicle de vida és un altre avantatge important. Per a una operació industrial, l'objectiu és reduir al mínim els costos recurrents a curt termini. Amb les bateries d'ions de liti, les bateries de carretons elevadors poden durar tres vegades més, cosa que suposa un gran estalvi de costos a llarg termini.

També poden funcionar a una profunditat de descàrrega més gran de fins a un 80% sense cap impacte en la seva capacitat. Això té un altre avantatge en l'estalvi de temps. Les operacions no necessiten aturar-se a mig camí per canviar les bateries, cosa que pot provocar milers d'hores-home estalviades durant un període prou gran.

Càrrega d'alta velocitat

Amb les bateries industrials de plom-àcid, el temps de càrrega normal és d'unes vuit hores. Això equival a un torn complet de 8 hores on la bateria no està disponible per al seu ús. En conseqüència, un gestor ha de tenir en compte aquest temps d'inactivitat i comprar bateries addicionals.

Amb les bateries LiFePO4, això no és cap repte. Un bon exemple és elBateries de liti LifePO4 industrials ROYPOW, que es carreguen quatre vegades més ràpid que les bateries de plom àcid. Un altre avantatge és la capacitat de mantenir-se eficient durant la descàrrega. Les bateries de plom àcid sovint pateixen un retard de rendiment a mesura que es descarreguen.

La línia de bateries industrials ROYPOW tampoc té problemes de memòria, gràcies a un sistema eficient de gestió de bateries. Les bateries de plom àcid sovint pateixen aquest problema, cosa que pot provocar que no s'arribi a la seva capacitat.

Amb el temps, provoca sulfatació, que pot reduir a la meitat la seva ja curta vida útil. El problema sovint es produeix quan les bateries de plom àcid s'emmagatzemen sense una càrrega completa. Les bateries de liti es poden carregar a intervals curts i emmagatzemar-se a qualsevol capacitat superior a zero sense cap problema.

Seguretat I Manipulació

Les bateries LiFePO4 tenen un gran avantatge en entorns industrials. En primer lloc, tenen una gran estabilitat tèrmica. Aquestes bateries poden funcionar a temperatures de fins a 131 °F sense patir cap dany. Les bateries de plom àcid perdrien fins a un 80% del seu cicle de vida a una temperatura similar.

Un altre problema és el pes de les bateries. Per a una capacitat de bateria similar, les bateries de plom àcid pesen significativament més. Com a tal, sovint necessiten equips específics i un temps d'instal·lació més llarg, cosa que pot comportar menys hores de treball dedicades a la feina.

Un altre tema és la seguretat dels treballadors. En general, les bateries LiFePO4 són més segures que les bateries de plom-àcid. D'acord amb les directrius OSHA, les bateries de plom àcid s'han d'emmagatzemar en una habitació especial amb equips dissenyats per eliminar els fums perillosos. Això introdueix un cost i complexitat addicionals en una operació industrial.

Conclusió

Les bateries d'ió de liti tenen un clar avantatge en entorns industrials i per a vehicles elèctrics de baixa velocitat. Duren més temps i, en conseqüència, estalvien diners als usuaris. Aquestes bateries també tenen manteniment zero, la qual cosa és especialment important en un entorn industrial on l'estalvi de costos és primordial.