Que son as baterías de iones de litio

As baterías de iones de litio son un tipo popular de química de baterías. Unha gran vantaxe que ofrecen estas baterías é que son recargables. Debido a esta característica, atópanse na maioría dos dispositivos de consumo hoxe en día que usan unha batería. Pódense atopar en teléfonos, vehículos eléctricos e carros de golf que funcionan con batería.

Como funcionan as baterías de iones de litio?

As baterías de ión-litio están formadas por unha ou varias células de ión-litio. Tamén conteñen unha placa de circuíto de protección para evitar sobrecargas. As pilas chámanse baterías unha vez instaladas nunha carcasa cunha placa de circuíto protectora.

As baterías de ión-litio son o mesmo que as baterías de litio?

Non. Unha batería de litio e unha batería de iones de litio son moi diferentes. A principal diferenza é que estes últimos son recargables. Outra diferenza importante é a vida útil. Unha batería de litio pode durar ata 12 anos sen usar, mentres que as baterías de litio teñen unha vida útil de ata 3 anos.

Cales son os compoñentes clave das baterías de iones de litio

As células de iones de litio teñen catro compoñentes principais. Estes son:

Ánodo

O ánodo permite que a electricidade pase da batería a un circuíto externo. Tamén almacena ións de litio ao cargar a batería.

Cátodo

O cátodo é o que determina a capacidade e a tensión da cela. Produce ións de litio ao descargar a batería.

Electrolito

O electrólito é un material, que serve como conduto para que os ións de litio se movan entre o cátodo e o ánodo. Está composto por sales, aditivos e diversos disolventes.

O Separador

A peza final nunha pila de ión-litio é o separador. Actúa como unha barreira física para manter separados o cátodo e o ánodo.

As baterías de ión-litio funcionan movendo ións de litio do cátodo ao ánodo e viceversa a través do electrólito. A medida que os ións se moven, activan electróns libres no ánodo, creando unha carga no colector de corrente positiva. Estes electróns flúen a través do dispositivo, un teléfono ou un carro de golf, ata o colector negativo e de volta ao cátodo. O separador impide o libre fluxo de electróns dentro da batería, forzándoos cara aos contactos.

Cando cargas unha batería de ión-litio, o cátodo liberará ións de litio e móvense cara ao ánodo. Cando se descargan, os ións de litio móvense do ánodo ao cátodo, o que xera un fluxo de corrente.

Cando se inventaron as baterías de ión-litio?

As baterías de iones de litio foron concibidas por primeira vez nos anos 70 polo químico inglés Stanley Whittingham. Durante os seus experimentos, os científicos investigaron varias químicas para unha batería que podería recargarse por si mesma. O seu primeiro ensaio implicou disulfuro de titanio e litio como electrodos. Non obstante, as baterías irían en curtocircuíto e explotarían.

Nos anos 80, outro científico, John B. Goodenough, asumiu o reto. Pouco despois, Akira Yoshino, un químico xaponés, comezou a investigar a tecnoloxía. Yoshino e Goodenough demostraron que o metal de litio era a principal causa das explosións.

Nos anos 90, a tecnoloxía de ións de litio comezou a gañar tracción, converténdose rapidamente nunha fonte de enerxía popular a finais da década. Foi a primeira vez que a tecnoloxía foi comercializada por Sony. Ese pobre rexistro de seguridade das baterías de litio provocou o desenvolvemento de baterías de iones de litio.

Aínda que as baterías de litio poden conter unha maior densidade de enerxía, non son seguras durante a carga e a descarga. Por outra banda, as baterías de iones de litio son bastante seguras para cargar e descargar cando os usuarios cumpren as directrices básicas de seguridade.

Cal é a mellor química de ións de litio?

Existen numerosos tipos de químicas de baterías de iones de litio. Os dispoñibles comercialmente son:

Titanato de litio
Litio níquel cobalto óxido de aluminio
Litio Níquel Manganeso Óxido de Cobalto
Óxido de manganeso de litio (LMO)
Óxido de litio cobalto
Fosfato de ferro de litio (LiFePO4)

Existen numerosos tipos de químicas para baterías de iones de litio. Cada un ten as súas vantaxes e desvantaxes. Non obstante, algúns só son axeitados para casos de uso específicos. Polo tanto, o tipo que escolla dependerá das súas necesidades de enerxía, orzamento, tolerancia de seguridade e caso de uso específico.

Non obstante, as baterías LiFePO4 son a opción máis dispoñible no mercado. Estas baterías conteñen un electrodo de carbono de grafito, que serve como ánodo, e fosfato como cátodo. Teñen un longo ciclo de vida de ata 10.000 ciclos.

Ademais, ofrecen unha gran estabilidade térmica e poden manexar con seguridade pequenas ondas de demanda. As baterías LiFePO4 están clasificadas para un limiar de fuga térmica de ata 510 graos Fahrenheit, o máis alto de calquera tipo de batería de iones de litio dispoñible comercialmente.

Vantaxes das baterías LiFePO4

En comparación co chumbo-ácido e outras baterías a base de litio, as baterías de litio fosfato de ferro teñen unha enorme vantaxe. Cargan e descárganse de forma eficiente, duran máis tempo e poden afondarclesen perder capacidade. Estas vantaxes significan que as baterías ofrecen un enorme aforro de custos durante a súa vida útil en comparación con outros tipos de baterías. A continuación móstrase unha ollada ás vantaxes específicas destas baterías en vehículos de baixa velocidade e equipos industriais.

Batería LiFePO4 en vehículos de baixa velocidade

Os vehículos eléctricos de baixa velocidade (LEV) son vehículos de catro rodas que pesan menos de 3000 libras. Funcionan con baterías eléctricas, o que os converte nunha opción popular para os carros de golf e outros usos recreativos.

Ao escoller a opción de batería para o teu LEV, unha das consideracións máis importantes é a lonxevidade. Por exemplo, os carros de golf que funcionan con batería deberían ter potencia suficiente para circular por un campo de golf de 18 buratos sen ter que recargar.

Outra consideración importante é o calendario de mantemento. Unha boa batería non debería requirir mantemento para garantir o máximo aproveitamento da túa actividade de lecer.

A batería tamén debería poder funcionar en condicións meteorolóxicas variadas. Por exemplo, debería permitirche xogar ao golf tanto na calor do verán como no outono cando as temperaturas baixan.

Unha boa batería tamén debería vir cun sistema de control que garanta que non se sobrequente nin se arrefríe demasiado, degradando a súa capacidade.

Unha das mellores marcas que cumpre todas estas condicións básicas pero importantes é ROYPOW. A súa liña de baterías de litio LiFePO4 está clasificada para temperaturas de 4 °F a 131 °F. As baterías veñen cun sistema de xestión de baterías incorporado e son moi fáciles de instalar.

Aplicacións industriais para baterías de iones de litio

As baterías de iones de litio son unha opción popular en aplicacións industriais. A química máis utilizada son as baterías LiFePO4. Algúns dos equipos máis comúns para usar estas baterías son:

Carretillas elevadoras de corredor estreito
Carretillas elevadoras contrapesadas
Carretillas elevadoras de 3 rodas
Apiladores de walkie
Riders de extremo e de centro

Hai moitas razóns polas que as baterías de iones de litio están a medrar en popularidade nos ámbitos industriais. As principais son:

Alta capacidade e lonxevidade

As baterías de ión-litio teñen unha maior densidade de enerxía e lonxevidade en comparación coas baterías de chumbo-ácido. Poden pesar un terzo do peso e ofrecer a mesma saída.

O seu ciclo de vida é outra gran vantaxe. Para unha operación industrial, o obxectivo é minimizar os custos recorrentes a curto prazo. Con baterías de ión-litio, as baterías de empilhadeiras poden durar tres veces máis, o que supón un enorme aforro de custos a longo prazo.

Tamén poden operar a unha maior profundidade de descarga de ata o 80% sen ningún impacto na súa capacidade. Iso ten outra vantaxe no aforro de tempo. As operacións non precisan deterse a medio camiño para cambiar as baterías, o que pode levar a aforrar miles de horas de traballo durante un período suficientemente grande.

Carga de alta velocidade

Con baterías industriais de chumbo-ácido, o tempo de carga normal é de aproximadamente oito horas. Isto equivale a unha quenda completa de 8 horas na que a batería non está dispoñible para o seu uso. En consecuencia, un xestor debe contabilizar este tempo de inactividade e comprar baterías extra.

Con baterías LiFePO4, iso non é un desafío. Un bo exemplo é oROYPOW industrial LifePO4 baterías de litio, que se cargan catro veces máis rápido que as baterías de chumbo-ácido. Outro beneficio é a capacidade de ser eficiente durante a descarga. As baterías de chumbo-ácido adoitan sufrir un atraso no seu rendemento mentres se descargan.

A liña de baterías industriais ROYPOW tampouco ten problemas de memoria, grazas a un eficiente sistema de xestión de baterías. As baterías de chumbo-ácido adoitan sufrir este problema, o que pode provocar que non alcance a súa plena capacidade.

Co tempo, provoca sulfatación, que pode reducir a súa xa curta vida útil á metade. O problema adoita ocorrer cando as baterías de chumbo ácido se almacenan sen unha carga completa. As baterías de litio pódense cargar a intervalos curtos e almacenarse a calquera capacidade superior a cero sen ningún problema.

Seguridade E Manipulación

As baterías LiFePO4 teñen unha enorme vantaxe en ambientes industriais. En primeiro lugar, teñen unha gran estabilidade térmica. Estas baterías poden funcionar a temperaturas de ata 131 °F sen sufrir ningún dano. As baterías de chumbo-ácido perderían ata o 80% do seu ciclo de vida a unha temperatura similar.

Outro problema é o peso das baterías. Para unha capacidade de batería similar, as baterías de chumbo-ácido pesan moito máis. Como tal, adoitan necesitar equipos específicos e un tempo de instalación máis longo, o que pode levar a menos horas de traballo no traballo.

Outra cuestión é a seguridade dos traballadores. En xeral, as baterías LiFePO4 son máis seguras que as baterías de chumbo-ácido. Segundo as directrices da OSHA, as baterías de chumbo-ácido deben almacenarse nunha sala especial con equipos deseñados para eliminar fumes perigosos. Iso introduce un custo adicional e complexidade nunha operación industrial.

Conclusión

As baterías de ión-litio teñen unha clara vantaxe en ambientes industriais e para vehículos eléctricos de baixa velocidade. Duran máis tempo, polo que aforran cartos aos usuarios. Estas baterías tamén teñen un mantemento cero, o que é especialmente importante nun entorno industrial onde o aforro de custos é primordial.