Hvad er lithiumionbatterier

Lithium-ion-batterier er en populær type batterikemi. En stor fordel, som disse batterier tilbyder, er, at de er genopladelige. På grund af denne funktion findes de i de fleste forbrugerenheder i dag, der bruger et batteri. De kan findes i telefoner, elektriske køretøjer og batteridrevne golfvogne.

Hvordan fungerer lithium-ion-batterier?

Lithium-ion-batterier består af en eller flere lithium-ion-celler. De indeholder også et beskyttende kredsløbskort for at forhindre overopladning. Cellerne kaldes batterier, der engang er installeret i et hus med et beskyttende kredsløbskort.

Er lithium-ion-batterier de samme som lithiumbatterier?

Nej. Et lithiumbatteri og et lithium-ion-batteri er meget forskellige. Den største forskel er, at sidstnævnte kan genoplades. En anden stor forskel er holdbarheden. Et lithiumbatteri kan vare op til 12 år ubrugt, mens lithium-ion-batterier har en holdbarhed på op til 3 år.

Hvad er de vigtigste komponenter i lithiumionbatterier

Lithium-ion-celler har fire hovedkomponenter. Disse er:

Anode

Anoden tillader elektricitet at flytte fra batteriet til et eksternt kredsløb. Det gemmer også lithiumioner, når batteriet oplades.

Katode

Katoden er det, der bestemmer cellens kapacitet og spænding. Det producerer lithiumioner, når der udskrives batteriet.

Elektrolyt

Elektrolytten er et materiale, der tjener som en ledning for lithiumioner at bevæge sig mellem katoden og anoden. Det er sammensat af salte, tilsætningsstoffer og forskellige opløsningsmidler.

Separatoren

Det sidste stykke i en lithium-ion-celle er separatoren. Det fungerer som en fysisk barriere for at holde katoden og anoden fra hinanden.

Lithium-ion-batterier fungerer ved at flytte lithiumioner fra katoden til anoden og vice versa via elektrolytten. Når ionerne bevæger sig, aktiverer de frie elektroner i anoden og skaber en ladning ved den positive nuværende samler. Disse elektroner strømmer gennem enheden, en telefon eller en golfvogn, til den negative samler og tilbage i katoden. Den frie strøm af elektroner inde i batteriet forhindres af separatoren og tvinger dem mod kontakterne.

Når du oplader et lithium-ion-batteri, frigiver katoden lithiumioner, og de bevæger sig mod anoden. Ved udledning flytter lithiumioner fra anoden til katoden, som genererer en strøm af strøm.

Hvornår blev lithium-ion-batterier opfundet?

Lithium-ion-batterier blev først udtænkt i 70'erne af den engelske kemiker Stanley Whittingham. Under hans eksperimenter undersøgte forskerne forskellige kemister for et batteri, der kunne genoplade sig selv. Hans første forsøg involverede titaniumdisulfid og lithium som elektroderne. Imidlertid ville batterierne kortslutte og eksplodere.

I 80'erne tog en anden videnskabsmand, John B. Goodenough, udfordringen op. Kort efter begyndte Akira Yoshino, en japansk kemiker, forskning i teknologien. Yoshino og Goodenough beviste, at lithiummetal var den vigtigste årsag til eksplosioner.

I 90'erne begyndte lithium-ion-teknologien at vinde trækkraft og blev hurtigt en populær strømkilde ved udgangen af tiåret. Det markerede første gang, at teknologien blev kommercialiseret af Sony. Den dårlige sikkerhedsrekord for lithiumbatterier fik udviklingen af lithium-ion-batterier.

Mens lithiumbatterier kan indeholde en højere energitæthed, er de utrygge under opladning og udladning. På den anden side er lithium-ion-batterier ganske sikre at opkræve og decharge, når brugerne overholder grundlæggende sikkerhedsretningslinjer.

Hvad er den bedste lithiumionkemi?

Der er adskillige typer lithium-ion-batterikemik. De kommercielt tilgængelige er:

Lithium titanat
Lithium nikkel kobolt aluminiumoxid
Lithium nikkel mangan koboltoxid
Lithium manganoxid (LMO)
Lithium cobaltoxid
Lithium Iron Phosphate (LIFEPO4)

Der er adskillige typer kemister til lithium-ion-batterier. Hver af dem har sine ulemper og ulemper. Nogle er dog kun egnede til specifikke brugssager. Som sådan afhænger den type, du vælger, af dine magtbehov, budget, sikkerhedstolerance og specifik brugssag.

LifePO4 -batterier er imidlertid den mest kommercielt tilgængelige mulighed. Disse batterier indeholder en grafitkulstofelektrode, der fungerer som anode, og fosfat som katoden. De har en lang cyklus levetid på op til 10.000 cyklusser.

Derudover tilbyder de stor termisk stabilitet og kan med sikkerhed håndtere korte overspørgsler i efterspørgslen. LIFEPO4-batterier er vurderet til en termisk løbskærskel på op til 510 grader Fahrenheit, den højeste af enhver kommercielt tilgængelig lithium-ion-batteritype.

Fordele ved LifePO4 -batterier

Sammenlignet med blysyre og andre lithiumbaserede batterier har lithiumjernphosphatbatterier en enorm fordel. De opkræver og udlades effektivt, holder længere og kan dyb cyCleuden at miste kapacitet. Disse fordele betyder, at batterierne tilbyder enorme omkostningsbesparelser i løbet af deres levetid sammenlignet med andre batterityper. Nedenfor er et kig på de specifikke fordele ved disse batterier i lavhastighedskøretøjer og industrielt udstyr.

LifePO4-batteri i lavhastighedskøretøjer

Elektriske køretøjer med lav hastighed (LEV'er) er firehjulede køretøjer, der vejer mindre end 3000 pund. De drives af elektriske batterier, hvilket gør dem til et populært valg til golfvogne og andre rekreative anvendelser.

Når du vælger batteriindstillingen til din LEV, er en af de vigtigste overvejelser lang levetid. For eksempel skal batteridrevne golfvogne have nok strøm til at køre rundt på en 18-hullers golfbane uden at skulle genoplade.

En anden vigtig overvejelse er vedligeholdelsesplanen. Et godt batteri skal ikke kræve nogen vedligeholdelse for at sikre maksimal glæde af din afslappede aktivitet.

Batteriet skal også være i stand til at operere under forskellige vejrforhold. For eksempel skal det give dig mulighed for at golf både i sommervarmen og i efteråret, når temperaturerne falder.

Et godt batteri bør også komme med et kontrolsystem, der sikrer, at det ikke overophedes eller afkøles for meget, hvilket forringer dens kapacitet.

Et af de bedste mærker, der opfylder alle disse grundlæggende, men vigtige forhold, er Roypow. Deres linje med LIFEPO4 -lithiumbatterier er vurderet til temperaturer på 4 ° F til 131 ° F. Batterierne leveres med et indbygget batteristyringssystem og er ekstremt lette at installere.

Industrielle applikationer til lithiumionbatterier

Lithium-ion-batterier er en populær mulighed i industrielle applikationer. Den mest almindelige kemi, der bruges, er LifePO4 -batterier. Nogle af de mest almindelige udstyr til at bruge disse batterier er:

Smal gang gaffeltrucks
Modbalancerede gaffeltrucks
3 hjul gaffeltrucks
Walkie -stablere
Slut- og centerryttere

Der er mange grunde til, at lithiumionbatterier vokser i popularitet i industrielle omgivelser. De vigtigste er:

Høj kapacitet og lang levetid

Lithium-ion-batterier har en større energitæthed og levetid sammenlignet med bly-syrebatterier. De kan veje en tredjedel af vægten og levere den samme output.

Deres livscyklus er en anden stor fordel. For en industriel operation er målet at holde kortsigtede tilbagevendende omkostninger til et minimum. Med lithium-ion-batterier kan gaffeltruckbatterier vare tre gange så længe, hvilket fører til enorme omkostningsbesparelser i det lange løb.

De kan også operere på en større decharge dybde på op til 80% uden nogen indflydelse på deres kapacitet. Det har en anden fordel i tidsbesparelser. Driften behøver ikke at stoppe midtvejs for at bytte batterier, hvilket kan føre til tusinder af arbejdstimer, der er sparet over en stor nok periode.

Højhastighedsopladning

Med industrielle blybatterier er den normale opladningstid omkring otte timer. Det svarer til et helt 8-timers skift, hvor batteriet ikke er tilgængeligt til brug. Derfor skal en manager redegøre for denne nedetid og købe ekstra batterier.

Med LifePO4 -batterier er det ikke en udfordring. Et godt eksempel erRoypow Industrial LifePo4 Lithium Batteries, der oplades fire gange hurtigere end blysyrebatterier. En anden fordel er evnen til at forblive effektiv under udskrivning. Blyksyrebatterier lider ofte en forsinkelse i ydelsen, når de udledes.

Roypow -linjen af industrielle batterier har heller ingen hukommelsesproblemer takket være et effektivt batteristyringssystem. Blyksyrebatterier lider ofte af dette problem, hvilket kan føre til en manglende nådelevering af fuld kapacitet.

Med tiden forårsager det sulfation, som kan skære deres allerede korte levetid i halvdelen. Problemet opstår ofte, når blysyrebatterier opbevares uden fuld opladning. Lithiumbatterier kan oplades med korte intervaller og opbevares med en hvilken som helst kapacitet over nul uden problemer.

Sikkerhed og håndtering

LIFEPO4 -batterier har en enorm fordel i industrielle omgivelser. For det første har de stor termisk stabilitet. Disse batterier kan fungere i temperaturer på op til 131 ° F uden at lide nogen skade. Bly syrebatterier ville miste op til 80% af deres livscyklus ved en lignende temperatur.

Et andet problem er batteriets vægt. For en lignende batterikapacitet vejer blygsyrebatterier markant mere. Som sådan har de ofte brug for specifikt udstyr og længere installationstid, hvilket kan føre til færre arbejdstimer, der er brugt på jobbet.

Et andet problem er arbejdstageres sikkerhed. Generelt er LifePO4-batterier sikrere end bly-syre-batterier. I henhold til OSHA -retningslinjer skal blygsyrebatterier opbevares i et specielt rum med udstyr designet til at eliminere farlige dampe. Der introducerer en ekstra omkostning og kompleksitet i en industriel operation.

Konklusion

Lithium-ion-batterier har en klar fordel i industrielle omgivelser og til elektriske køretøjer med lav hastighed. De varer længere, hvilket derfor sparer brugere penge. Disse batterier er også nulvedligeholdelse, hvilket er især vigtigt i en industriel indstilling, hvor omkostningsbesparende er altafgørende.