باتری های لیتیوم یونی چیست

باتری های لیتیوم یون نوع محبوب شیمی باتری هستند. مهمترین مزیت این باتری ها این است که آنها قابل شارژ هستند. با توجه به این ویژگی ، آنها امروزه در اکثر دستگاه های مصرف کننده که از باتری استفاده می کنند یافت می شود. آنها را می توان در تلفن ها ، وسایل نقلیه برقی و چرخ دستی های گلف با باتری یافت.

باتری های لیتیوم یون چگونه کار می کنند؟

باتری های لیتیوم یون از یک یا چند سلول لیتیوم یون تشکیل شده است. آنها همچنین برای جلوگیری از شارژ بیش از حد حاوی یک برد مدار محافظ هستند. سلول ها را باتری می نامند که یک بار در یک پوشش با یک برد مدار محافظ نصب می شوند.

آیا باتری های لیتیوم یون همان باتری های لیتیوم هستند؟

شماره. باتری لیتیوم و باتری لیتیوم یون بسیار متفاوت است. تفاوت اصلی این است که دومی قابل شارژ است. تفاوت عمده دیگر ماندگاری است. باتری لیتیوم می تواند تا 12 سال استفاده نشده باشد ، در حالی که باتری های لیتیوم یون تا 3 سال ماندگاری دارند.

اجزای اصلی باتری های لیتیوم یونی چیست

سلولهای لیتیوم یون دارای چهار مؤلفه اصلی هستند. اینها عبارتند از:

آنه

آند به برق اجازه می دهد تا از باتری به یک مدار خارجی منتقل شود. همچنین در هنگام شارژ باتری ، یونهای لیتیوم را ذخیره می کند.

کاتب

کاتد همان چیزی است که ظرفیت و ولتاژ سلول را تعیین می کند. در هنگام تخلیه باتری ، یونهای لیتیوم تولید می کند.

الکترولیت

الکترولیت ماده ای است که به عنوان مجرای یون های لیتیوم برای حرکت بین کاتد و آند عمل می کند. از نمک ، مواد افزودنی و حلالهای مختلف تشکیل شده است.

جدا کننده

قطعه نهایی در یک سلول لیتیوم یون جداکننده است. این به عنوان یک مانع فیزیکی عمل می کند تا کاتد و آند را از هم جدا کند.

باتری های لیتیوم یون با انتقال یون های لیتیوم از کاتد به آند و برعکس از طریق الکترولیت کار می کنند. با حرکت یونها ، الکترون های آزاد را در آند فعال می کنند و در جمع کننده جریان مثبت بار ایجاد می کنند. این الکترون ها از طریق دستگاه ، یک تلفن یا سبد گلف ، به جمع کننده منفی و بازگشت به کاتد جریان می یابند. جریان آزاد الکترونها در داخل باتری توسط جداکننده پیشگیری می شود و آنها را به سمت مخاطبین مجبور می کند.

هنگامی که یک باتری لیتیوم یون را شارژ می کنید ، کاتد یونهای لیتیوم را آزاد می کند و به سمت آند حرکت می کند. هنگام تخلیه ، یون های لیتیوم از آند به کاتد حرکت می کنند ، که جریان جریان را ایجاد می کند.

چه زمانی باتری های لیتیوم یون اختراع شدند؟

باتری های لیتیوم یون برای اولین بار در دهه 70 توسط شیمیدان انگلیسی استنلی ویتینگام تصور شد. در طول آزمایشات خود ، دانشمندان در مورد شیمی درمانی مختلف برای باتری که می تواند خود را شارژ کند ، تحقیق کردند. اولین کارآزمایی وی شامل دی سولفید تیتانیوم و لیتیوم به عنوان الکترودها بود. با این حال ، باتری ها اتصال کوتاه و منفجر می شوند.

در دهه 80 ، دانشمند دیگر ، جان B. گودنو ، این چالش را برطرف کرد. به زودی پس از آن ، آکیرا یوشینو ، یک شیمیدان ژاپنی ، تحقیق در مورد این فناوری را آغاز کرد. یوشینو و گودنوف ثابت کردند که لیتیوم فلز عامل اصلی انفجار است.

در دهه 90 ، فناوری لیتیوم یون شروع به افزایش کشش کرد و به سرعت در پایان دهه به یک منبع تغذیه محبوب تبدیل شد. این اولین بار بود که این فناوری توسط سونی تجاری شد. این سابقه ایمنی ضعیف باتری های لیتیوم باعث ایجاد باتری های لیتیوم یون شد.

در حالی که باتری های لیتیوم می توانند چگالی انرژی بالاتری داشته باشند ، در هنگام شارژ و تخلیه ناامن هستند. از طرف دیگر ، باتری های لیتیوم یون هنگام رعایت دستورالعمل های اساسی ایمنی ، شارژ و تخلیه کاملاً بی خطر هستند.

بهترین شیمی لیتیوم یون چیست؟

انواع بی شماری از شیمیایی باتری لیتیوم یون وجود دارد. موارد تجاری موجود:

تیتنات لیتیوم
اکسید آلومینیوم لیتیوم نیکل کبالت
اکسید کبالت منگنز لیتیوم نیکل لیتیوم
اکسید منگنز لیتیوم (LMO)
اکسید کبالت لیتیوم
فسفات آهن لیتیوم (LifePO4)

انواع مختلفی از مواد شیمیایی برای باتری های لیتیوم یون وجود دارد. هرکدام از آنها فراز و نشیب های فراز و نشیب دارد. با این حال ، برخی فقط برای موارد استفاده خاص مناسب هستند. به این ترتیب ، نوع شما انتخاب می کنید به نیازهای برق ، بودجه ، تحمل ایمنی و مورد استفاده خاص بستگی دارد.

با این حال ، باتری های LifePO4 بیشترین گزینه تجاری هستند. این باتری ها حاوی یک الکترود کربن گرافیتی هستند که به عنوان آند و فسفات به عنوان کاتد عمل می کند. آنها عمر چرخه طولانی تا 10،000 چرخه دارند.

علاوه بر این ، آنها ثبات حرارتی عالی را ارائه می دهند و با خیال راحت می توانند تقاضای کوتاه را برطرف کنند. باتری های LifePo4 برای آستانه فراری حرارتی تا 510 درجه فارنهایت ، بالاترین نوع باتری لیتیوم یون در دسترس تجاری ، رتبه بندی می شوند.

مزایای باتری های LifePo4

در مقایسه با اسید سرب و سایر باتری های مبتنی بر لیتیوم ، باتری های فسفات آهن لیتیوم از مزیت بزرگی برخوردار هستند. آنها به طور مؤثر شارژ و تخلیه می شوند ، طولانی تر می شوند و می توانند عمیقکلهبدون از دست دادن ظرفیت این مزایا بدان معنی است که باتری ها در طول عمر خود در مقایسه با سایر انواع باتری ، صرفه جویی در هزینه های زیادی را ارائه می دهند. در زیر نگاهی به مزایای خاص این باتری ها در وسایل نقلیه با سرعت کم و تجهیزات صنعتی آورده شده است.

باتری LifePo4 در وسایل نقلیه کم سرعت

وسایل نقلیه الکتریکی با سرعت کم (LEV) وسایل نقلیه چهار چرخ هستند که وزن آنها کمتر از 3000 پوند است. آنها از باتری های برقی بهره می برند و همین امر باعث می شود آنها به یک انتخاب محبوب برای چرخ دستی های گلف و سایر کاربردهای تفریحی تبدیل شوند.

هنگام انتخاب گزینه باتری برای LEV خود ، یکی از مهمترین ملاحظات ماندگاری است. به عنوان مثال ، چرخ دستی های گلف با باتری باید قدرت کافی برای رانندگی در یک زمین گلف 18 سوراخ بدون نیاز به شارژ مجدد داشته باشند.

نکته مهم دیگر برنامه نگهداری است. یک باتری خوب برای اطمینان از حداکثر لذت بردن از فعالیت اوقات فراغت شما نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد.

باتری همچنین باید بتواند در شرایط آب و هوایی متنوع کار کند. به عنوان مثال ، این امکان را به شما می دهد که در گرمای تابستان و در پاییز هنگام کاهش درجه حرارت ، گلف را گلف کنید.

یک باتری خوب همچنین باید با یک سیستم کنترل همراه باشد که تضمین می کند بیش از حد گرم یا خنک نشود و ظرفیت آن را تخریب کند.

یکی از بهترین مارک هایی که تمام این شرایط اساسی اما مهم را برآورده می کند ، RoyPow است. خط باتری های لیتیوم LifePO4 آنها برای دمای 4 درجه فارنهایت تا 131 درجه فارنهایت رتبه بندی می شود. باتری ها دارای یک سیستم مدیریت باتری داخلی هستند و نصب آن بسیار آسان است.

کاربردهای صنعتی برای باتری های لیتیوم یونی

باتری های لیتیوم یون یک گزینه محبوب در کاربردهای صنعتی است. رایج ترین شیمی مورد استفاده باتری های LifePo4 است. برخی از متداول ترین تجهیزات برای استفاده از این باتری ها عبارتند از:

لیفتراک های باریک راهرو
لیفتراک های متعادل
لیفتراک 3 چرخ
Walkie Stackers
سواران پایان و مرکز

دلایل زیادی وجود دارد که باعث می شود باتری های لیتیوم یونی در تنظیمات صنعتی محبوبیت زیادی پیدا کنند. موارد اصلی:

ظرفیت بالا و طول عمر

باتری های لیتیوم یون در مقایسه با باتری های اسید سرب ، چگالی انرژی و طول عمر بیشتری دارند. آنها می توانند یک سوم وزن را وزن کرده و همان خروجی را تحویل دهند.

چرخه زندگی آنها یکی دیگر از مزیت های مهم است. برای یک عملیات صنعتی ، هدف این است که هزینه های مکرر کوتاه مدت را به حداقل برساند. با باتری های لیتیوم یون ، باتری های لیفتراک می توانند سه برابر طول بکشند و منجر به صرفه جویی در هزینه های زیادی در طولانی مدت می شوند.

آنها همچنین می توانند در عمق بیشتری از تخلیه تا 80 ٪ و بدون هیچ گونه تأثیر در ظرفیت آنها کار کنند. این یک مزیت دیگر در صرفه جویی در وقت دارد. عملیات برای تعویض باتری ها نیازی به متوقف کردن میانه راه ندارد ، که می تواند منجر به هزاران ساعت انسان در مدت زمان کافی شود.

شارژ پر سرعت

با باتری های اسید سرب صنعتی ، زمان شارژ عادی حدود هشت ساعت است. این برابر با یک تغییر کامل 8 ساعته است که در آن باتری برای استفاده در دسترس نیست. در نتیجه ، یک مدیر باید این خرابی را به حساب آورد و باتری های اضافی خریداری کند.

با باتری های LifePo4 ، این یک چالش نیست. یک مثال خوب استباتری های لیتیوم LifePo4 RoyPowکه چهار برابر سریعتر از باتری های اسید سرب شارژ می شوند. فایده دیگر توانایی کارآمد در هنگام تخلیه است. باتری های اسید سرب اغلب در هنگام ترشح ، عملکرد را دچار تاخیر می کنند.

خط RoyPow باتری های صنعتی نیز به لطف یک سیستم مدیریت باتری کارآمد ، هیچ مشکلی در حافظه ندارد. باتری های اسید سرب اغلب از این مسئله رنج می برند که می تواند منجر به عدم دستیابی به ظرفیت کامل شود.

با گذشت زمان ، باعث سولفات می شود ، که می تواند طول عمر کوتاه آنها را به نصف کاهش دهد. این مسئله اغلب زمانی اتفاق می افتد که باتری های اسید سرب بدون هزینه کامل ذخیره می شوند. باتری های لیتیوم را می توان در فواصل کوتاه شارژ کرد و با هر ظرفیتی بالاتر از صفر و بدون هیچ مشکلی ذخیره شد.

ایمنی و رسیدگی

باتری های LifePo4 در تنظیمات صنعتی از مزیت بزرگی برخوردار هستند. اول ، آنها ثبات حرارتی خوبی دارند. این باتری ها می توانند در دمای حداکثر 131 درجه فارنهایت کار کنند بدون اینکه آسیب وارد کنند. باتری های اسید سرب تا 80 ٪ از چرخه زندگی خود را در دمای مشابه از دست می دهند.

مسئله دیگر وزن باتری ها است. برای یک باتری مشابه ، باتری های اسید سرب به طور قابل توجهی بیشتر وزن دارند. به همین ترتیب ، آنها اغلب به تجهیزات خاص و زمان نصب طولانی تر احتیاج دارند ، که می تواند منجر به کمتر ساعت انسان برای کار شود.

مسئله دیگر ایمنی کارگر است. به طور کلی ، باتری های LifePO4 از باتری های اسید سرب ایمن تر هستند. طبق دستورالعمل های OSHA ، باتری های اسید سرب باید در یک اتاق خاص با تجهیزات طراحی شده برای از بین بردن دودهای خطرناک ذخیره شوند. این هزینه و پیچیدگی اضافی را در یک عملیات صنعتی معرفی می کند.

پایان

باتری های لیتیوم یون در تنظیمات صنعتی و وسایل نقلیه برقی با سرعت کم از مزیت روشنی برخوردار هستند. آنها طولانی تر هستند ، در نتیجه پس انداز کاربران. این باتری ها همچنین تعمیر و نگهداری صفر هستند که به ویژه در یک محیط صنعتی که صرفه جویی در هزینه مهم است ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.