Mitkä ovat litiumioni -akut

Litium-ioni-akut ovat suosittu akkukemian tyyppi. Suuri etu, jota nämä akut tarjoavat, on, että ne ovat ladattavia. Tämän ominaisuuden takia niitä löytyy useimmista kuluttajalaitteista, jotka käyttävät akkua. Niitä löytyy puhelimista, sähköajoneuvoista ja akkukäyttöisistä golfkärryistä.

Kuinka litium-ioni-akut toimivat?

Litium-ion-akut koostuvat yhdestä tai useasta litium-ionisolusta. Ne sisältävät myös suojapiirilevyn ylikuormituksen estämiseksi. Soluja kutsutaan paristoiksi, jotka on asennettu kerran koteloon suojapiirilevyllä.

Ovatko litium-ioni-akut samat kuin litiumparistot?

Ei. Litium-akku ja litium-ioni-akku ovat huomattavasti erilaisia. Suurin ero on, että jälkimmäiset ovat ladattavia. Toinen merkittävä ero on säilyvyys. Litium-akku voi kestää jopa 12 vuotta käyttämättä, kun taas litium-ioni-akkujen säilyvyys on jopa 3 vuotta.

Mitkä ovat litiumioniparistojen avainkomponentit

Litium-ionisoluilla on neljä pääkomponenttia. Nämä ovat:

Anodi

Anodi antaa sähkön siirtyä akusta ulkoiseen piiriin. Se tallentaa myös litiumioneja akun lataamisen yhteydessä.

Katodi

Katodi määrittää solun kapasiteetin ja jännitteen. Se tuottaa litiumioneja akun purkautuessa.

Elektrolyytti

Elektrolyytti on materiaali, joka toimii putkina litiumioneille liikkua katodin ja anodin välillä. Se koostuu suoloista, lisäaineista ja erilaisista liuottimista.

Erotin

Viimeinen kappale litium-ionisolussa on erotin. Se toimii fyysisenä esteenä katodin ja anodin pitämiseksi erillään.

Litium-ioni-akut toimivat siirtämällä litiumioneja katodista anodiin ja päinvastoin elektrolyytin kautta. Kun ionit liikkuvat, ne aktivoivat ilmaiset elektronit anodissa luomalla varauksen positiivisesta virran keräilijästä. Nämä elektronit virtaavat laitteen, puhelimen tai golfkärryn läpi negatiiviseen keräilijään ja takaisin katodiin. Erotin estää akun sisällä olevien elektronien vapaan virtauksen, joka pakottaa ne kosketuksissa.

Kun lataat litium-ioni-akun, katodi vapauttaa litiumioneja ja ne liikkuvat kohti anodia. Kun purkautuvat, litiumioulit liikkuvat anodista katodiin, mikä tuottaa virran virtauksen.

Milloin litium-ioni-akut keksittiin?

Englantilainen kemisti Stanley Whittingham suunnitteli litium-ioni-akut ensin 70-luvulla. Hänen kokeidensa aikana tutkijat tutkivat erilaisia kemia akkua, joka voisi ladata itsensä. Hänen ensimmäisessä koeessaan oli titaanin disulfidi ja litium elektrodina. Paristot kuitenkin oikosulkevat ja räjähtävät.

80 -luvulla toinen tutkija, John B. Goodenough, otti haasteen. Pian sen jälkeen japanilainen kemisti Akira Yoshino aloitti tekniikan tutkimuksen. Yoshino ja Goodenough osoittivat, että litiummetalli oli pääasiallinen räjähdysten syy.

90-luvulla litium-ionitekniikka alkoi saada vetovoimaa, josta tuli nopeasti suosittu virtalähde vuosikymmenen loppuun mennessä. Se merkitsi ensimmäistä kertaa, kun Sony kaupallisti tekniikan. Tämä litiumparistojen huono turvallisuustietue sai aikaan litium-ioni-akkujen kehittämisen.

Vaikka litiumparistot voivat pitää korkeamman energiatiheyden, ne ovat vaarallisia latauksen ja purkautumisen aikana. Toisaalta litium-ioni-akut ovat melko turvallisia lataamiseen ja purkaminen, kun käyttäjät noudattavat perusturvallisuusohjeita.

Mikä on paras litium -ionikemia?

Litium-ioni-akkukemiatyyppejä on useita. Kaupallisesti saatavat ovat:

Litiumtitanaatti
Litium nikkeli koboltti alumiinioksidi
Litium nikkeli mangaanikoboltioksidi
Litium -mangaanioksidi (LMO)
Litiumkoboltioksidi
Litiumrautafosfaatti (LIFEPO4)

Litium-ion-akkuja varten on olemassa useita kemiatyyppejä. Jokaisella on ylä- ja haittapuolet. Jotkut sopivat kuitenkin vain tiettyihin käyttötapauksiin. Sellaisenaan valitsemasi tyyppi riippuu sähkötarpeistasi, budjetista, turvallisuustoleranssista ja erityisestä käyttötapauksesta.

LIFEPO4 -akut ovat kuitenkin kaupallisesti saatavissa olevia vaihtoehtoja. Nämä paristot sisältävät grafiittikiilielektrodin, joka toimii anodina ja fosfaattina katodina. Niiden pitkä jakso on jopa 10 000 sykliä.

Lisäksi ne tarjoavat suuren lämmönvakauden ja pystyvät turvallisesti käsittelemään lyhyitä kysynnän nousuja. LIFEPO4-paristot luokitellaan jopa 510 asteen Fahrenheit-kynnysarvoon, mikä on korkein kaupallisesti saatavissa olevasta litium-ioni-akkutyypistä.

LifePo4 -paristojen edut

Verrattuna lyijyhappo- ja muihin litiumpohjaisiin akkuihin, litiumrautafosfaattiparistot ovat valtavat etuna. Ne latautuvat ja purkautuvat tehokkaasti, kestävät pidempään ja voivat syvän syynkeksinmenettämättä kapasiteettia. Nämä edut tarkoittavat, että paristot tarjoavat valtavia kustannussäästöjä elinaikana verrattuna muihin akkutyyppeihin. Alla on katsaus näiden akkujen erityisiin etuihin hitaasti voimankäynnillä ja teollisuuslaitteilla.

LIFEPO4-akku hitaasti ajoneuvoissa

Mown nopeuksien sähköajoneuvot (LEV) ovat nelipyöräisiä ajoneuvoja, jotka painavat alle 3000 kiloa. Niitä saa sähköakut, mikä tekee niistä suositun valinnan golfkärryille ja muille virkistyskäytöille.

Kun valitset Akkuvaihtoehtoa LEV: lle, yksi tärkeimmistä näkökohdista on pitkäikäisyys. Esimerkiksi akkukäyttöisillä golfkärryillä tulisi olla tarpeeksi virtaa ajaakseen 18-reikäisen golfkentän ympäri ilman lataamista.

Toinen tärkeä näkökohta on ylläpitoohjelma. Hyvän akun ei pitäisi vaatia huoltoa, jotta voidaan varmistaa rauhallisen toiminnan maksimaalinen nautinto.

Akun pitäisi myös pystyä toimimaan monipuolisissa sääolosuhteissa. Esimerkiksi sen pitäisi antaa sinun golf sekä kesälämpöä että syksyllä, kun lämpötilat putoavat.

Hyvän akun tulisi olla myös ohjausjärjestelmä, joka varmistaa, että se ei ylikuumene tai jäähdytä liikaa, heikentäen sen kapasiteettia.

Yksi parhaimmista tuotemerkeistä, joka täyttää kaikki nämä perus-, mutta tärkeät olosuhteet, on Roypow. Niiden LIFEPO4 -litium -akkujen linja on 4 ° F - 131 ° F lämpötiloissa. Paristojen mukana on sisäänrakennettu akunhallintajärjestelmä, ja ne ovat erittäin helppo asentaa.

Teollisuussovellukset litiumioniparistoihin

Litium-ioni-akut ovat suosittu vaihtoehto teollisissa sovelluksissa. Yleisin käytetty kemia on LIFEPO4 -paristot. Jotkut yleisimmistä laitteista näiden akkujen käyttämiseen ovat:

Kapea käytävän haarukka
Tasapainotetut trukit
3 pyörähaarukilla
Rapupinoon
Pää- ja keskikuluttimet

On monia syitä, miksi litiumioni -akkuja kasvaa teollisuusympäristössä. Tärkeimmät ovat:

Korkea kapasiteetti ja pitkäikäisyys

Litium-ioni-akkuilla on suurempi energiatiheys ja pitkäikäisyys verrattuna lyijyakkuihin. Ne voivat painaa painosta kolmanneksen ja tuottaa saman lähtöä.

Heidän elinkaari on toinen merkittävä etu. Teollisuusoperaatiota varten tavoitteena on pitää lyhytaikaiset toistuvat kustannukset minimissä. Litium-ioni-akkuilla trukkien paristot voivat kestää kolme kertaa niin kauan, mikä johtaa valtaviin kustannussäästöihin pitkällä tähtäimellä.

Ne voivat myös toimia suuremmalla syvyydessä jopa 80%: n vastuuvapauden vuoksi ilman vaikutusta niiden kapasiteettiin. Sillä on toinen etu ajan säästöissä. Operaatioiden ei tarvitse lopettaa puolivälissä paristojen vaihtamiseksi, mikä voi johtaa tuhansien ihmisen tuntien pelastamiseen riittävän suuren ajanjakson ajan.

Nopea lataus

Teollisuuden lyijyakkujen kanssa normaali latausaika on noin kahdeksan tuntia. Se vastaa koko 8 tunnin vuoroa, jossa akkua ei ole käytettävissä käytettäväksi. Tämän seurauksena johtajan on otettava huomioon tämä seisokkeja ja ostettava ylimääräisiä akkuja.

LifePo4 -akkujen kanssa se ei ole haaste. Hyvä esimerkki onROYPOW Industrial LifePo4 Litium -akkut, jotka latautuvat neljä kertaa nopeammin kuin lyijyakut. Toinen etu on kyky pysyä tehokkaana purkauksen aikana. Lyhakkihappo -akut kärsivät usein suorituskyvyn viiveestä, kun ne purkautuvat.

Teollisuusakkujen ROYPOW -linjalla ei ole myös muistiongelmia tehokkaan akkujen hallintajärjestelmän ansiosta. Johtohappo -akut kärsivät usein tästä ongelmasta, mikä voi johtaa täyden kapasiteetin saavuttamiseen.

Ajan myötä se aiheuttaa sulfaation, joka voi vähentää heidän jo lyhyen elinajansa puoliksi. Aihe tapahtuu usein, kun lyijyakut varastoidaan ilman täydellistä varausta. Litiumparistot voidaan ladata lyhyellä väliajoin ja varastoida missä tahansa nollan yläpuolella olevilla kapasiteeteilla ilman ongelmia.

Turvallisuus ja käsittely

LIFEPO4 -akut ovat valtavia etuja teollisuusasetuksissa. Ensinnäkin heillä on suuri lämpöstabiilisuus. Nämä paristot voivat toimia jopa 131 ° F lämpötiloissa kärsimättä vaurioista. Lyijahappo -akut menettäisivät jopa 80% elinkaarestaan samanlaisessa lämpötilassa.

Toinen ongelma on paristojen paino. Samanlaiselle akun kapasiteetille lyijyakut painavat huomattavasti enemmän. Sellaisenaan he tarvitsevat usein tiettyjä laitteita ja pidemmän asennusajan, mikä voi johtaa vähemmän työhön viettämiseen työhön.

Toinen asia on työntekijöiden turvallisuus. LifePo4-akut ovat yleensä turvallisempia kuin lyijyautot. OSHA: n ohjeiden mukaan lyijyhappo -akut on varastoitava erityiseen huoneeseen, jossa on laitteita, jotka on suunniteltu poistamaan vaaralliset höyryt. Se tuo ylimääräisen kustannuksen ja monimutkaisuuden teollisuusoperaatioon.

Johtopäätös

Litium-ion-akkuilla on selkeä etu teollisuusasetuksissa ja hitaan sähköajoneuvoissa. Ne kestävät pidempään, mikä säästää käyttäjien rahaa. Nämä paristot ovat myös nolla huoltoa, mikä on erityisen tärkeää teollisuusympäristössä, jossa kustannussäästö on ensiarvoisen tärkeää.