Quines són les bateries d’ions de liti

Les bateries d’ions de liti són un tipus popular de química de la bateria. Un avantatge important que ofereixen aquestes bateries és que són recarregables. A causa d'aquesta característica, es troben avui a la majoria de dispositius de consum 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’ions de liti estan formades per una o múltiples cèl·lules d’ions de liti. També contenen una placa de circuit de protecció per evitar la sobrecàrrega. Les cèl·lules s’anomenen bateries un cop instal·lades en una carcassa amb una placa de circuit de protecció.

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

No. Una bateria de liti i una bateria d’ions de liti són molt diferents. La diferència principal és que aquests últims són recarregables. Una altra diferència important és la vida útil. Una bateria de liti pot durar fins a 12 anys que no s’utilitzi, mentre que les bateries d’ions 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 es mogui de la bateria a un circuit extern. També emmagatzema ions de liti en carregar la bateria.

Cètode

El càtode és el que determina la capacitat i la tensió de la cel·la. Produeix ions de liti en descarregar 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. Està format per sals, additius i diversos dissolvents.

El separador

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

Les bateries d’ions de liti funcionen movent els ions de liti des del càtode fins 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·leccionista de corrent positiu. Aquests electrons flueixen pel dispositiu, un telèfon o un carretó de golf, cap al col·leccionista negatiu i de nou al càtode. El separador impedeix el flux lliure d’electrons dins de la bateria, obligant -los als contactes.

Quan carregueu una bateria d’ions de liti, el càtode alliberarà ions de liti i es dirigeixen cap a l’ànode. Quan es descarreguen, els ions de liti es desplacen de l’ànode al càtode, que 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 diversos químics per a una bateria que es podia recarregar. El seu primer assaig va implicar el disulfur de titani i el liti com a elèctrodes. Tot i això, les bateries farien curtcircuit i explotarien.

Als anys 80, un altre científic, John B. Goodenough, va assumir el repte. Poc després, Akira Yoshino, química japonesa, va començar a investigar sobre la tecnologia. Yoshino i Goodenough van demostrar que el metall de liti va ser la causa principal de les explosions.

A la dècada dels 90, la tecnologia de ions de liti va començar a guanyar tracció, convertint-se ràpidament en una font de potència popular a finals de la dècada. Va marcar la primera vegada que la tecnologia va ser comercialitzada per Sony. Aquest mal historial de seguretat de les bateries de liti va provocar el desenvolupament de bateries d’ions de liti.

Si bé les bateries de liti poden tenir una densitat energètica més elevada, no són segures durant la càrrega i la descàrrega. D'altra banda, les bateries d'ions de liti són força segures de carregar i descarregar quan els usuaris s'adhereixen a les directrius bàsiques de seguretat.

Quina és la millor química de ions de liti?

Hi ha nombrosos tipus de químics de bateries d’ions de liti. Els comercials disponibles són:

Titanat de liti
L’òxid d’alumini de cobalt de níquel de liti
Oxid de cobalt de níquel de níquel de liti
L’òxid de manganès de liti (LMO)
L’òxid de cobalt de liti
Fosfat de ferro de liti (LIFEPO4)

Hi ha nombrosos tipus de químics per a les bateries d’ions de liti. Cadascú té els seus desavantatges i desavantatges. Tot i això, 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 a la seguretat i cas d’ús específic.

Tot i 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 una llarga vida ciclista de fins a 10.000 cicles.

A més, ofereixen una gran estabilitat tèrmica i poden manejar de forma segura les baixes curtes de la demanda. Les bateries LIFEPO4 es classifiquen en un llindar de desbordament tèrmic de fins a 510 graus Fahrenheit, el més alt de qualsevol tipus de bateria d'ions de liti disponible comercialment.

Avantatges de les bateries de 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 avantatge enorme. Cobren i descriuen de manera eficient, duren més i poden fer profundaclesense perdre la capacitat. Aquests avantatges signifiquen que les bateries ofereixen un gran estalvi de costos durant la seva vida en comparació amb altres tipus de bateries. A continuació, es mostra els avantatges específics d’aquestes bateries en vehicles de poca 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. Estan alimentats per bateries elèctriques, cosa que els converteix en una elecció popular per als carros de golf i altres usos recreatius.

Quan escolliu l’opció de la bateria per al vostre LEV, una de les consideracions més importants és la longevitat. Per exemple, els carros de golf amb bateria haurien de tenir prou potència per conduir al voltant d’un camp de golf de 18 forats sense haver de recarregar-se.

Una altra consideració important és el calendari de manteniment. Una bona bateria no ha de requerir cap manteniment per assegurar el màxim gaudi de la vostra activitat tranquil·la.

La bateria també ha de poder funcionar en condicions meteorològiques variades. Per exemple, hauria de permetre’t el golf tant a la calor de l’estiu com a la tardor quan baixen les temperatures.

Una bona bateria també hauria d’arribar amb un sistema de control que garanteixi que no s’escalfa ni es refreda 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 té una temperatura de 4 ° F a 131 ° F. Les bateries disposen d’un sistema de gestió de bateries integrat i són molt fàcils d’instal·lar.

Aplicacions industrials per a bateries d’ions de liti

Les bateries d’ions de liti són una opció popular en aplicacions industrials. La química més comuna que s’utilitza són les bateries de LifePo4. Alguns dels equips més habituals per utilitzar aquestes bateries són:

Els carretons elevadors estrets
Carretons elevadors contrapesats
3 carretons elevadors de rodes
Walkie Stackers
Els pilots de final i centre

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

Alta capacitat i longevitat

Les bateries d’ions 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 lliurar la mateixa sortida.

El seu cicle de vida és un altre avantatge important. Per a una operació industrial, l’objectiu és mantenir els costos recurrents a curt termini al mínim. Amb les bateries d’ions de liti, les bateries de muntacàrregues poden durar tres vegades més temps, donant lloc a un gran estalvi de costos a la llarga.

També poden operar a una major profunditat de descàrrega de fins a un 80% sense cap impacte en la seva capacitat. Això té un altre avantatge en els estalvis de temps. Les operacions no necessiten aturar-se a mig camí per canviar les bateries, cosa que pot provocar que milers d’hores d’home s’estalvien durant un període prou gran.

Càrrega d'alta velocitat

Amb les bateries industrials de l’àcid de plom, el temps normal de càrrega és d’unes vuit hores. Això equival a un canvi 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 de LifePo4, això no és un repte. Un bon exemple és elRoypow Industrial Lifepo4 Bateries de liti, que es carrega quatre vegades més ràpid que les bateries d’àcid de plom. Un altre benefici és la capacitat de mantenir -se eficient durant l’alta. Les bateries àcides de plom sovint pateixen un retard en el rendiment a mesura que es descarreguen.

La línia de bateries industrials de Roypow tampoc té problemes de memòria gràcies a un sistema de gestió de bateries eficient. Les bateries d’àcids de plom sovint pateixen aquest tema, cosa que pot provocar un fracàs en la capacitat de tota la capacitat.

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

Seguretat i manipulació

Les bateries de LifePo4 tenen un avantatge enorme en els entorns industrials. Primer, tenen una gran estabilitat tèrmica. Aquestes bateries poden funcionar en temperatures de fins a 131 ° F sense patir cap dany. Les bateries àcides de plom 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 d’àcid de plom pesen significativament més. Com a tal, sovint necessiten equips específics i temps d’instal·lació més llarg, cosa que pot provocar menys hores d’home que es dediquen a la feina.

Un altre problema és la seguretat dels treballadors. En general, les bateries LifePo4 són més segures que les bateries de plom-àcid. Segons les directrius de l’OSHA, les bateries d’àcid de plom s’han d’emmagatzemar en una habitació especial amb equips dissenyats per eliminar els fums perillosos. Això introdueix un cost i una complexitat addicionals en una operació industrial.

Conclusió

Les bateries d’ions de liti tenen un avantatge clar en els entorns industrials i per als vehicles elèctrics de baixa velocitat. Duren més, per tant estalvien diners dels usuaris. Aquestes bateries també són un manteniment zero, que és especialment important en un entorn industrial on estalviar costos és primordial.