Que son as baterías de iones de litio

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

Como funcionan as baterías de iones de litio?

As baterías de iones de litio están formadas por unha ou varias células de iones de litio. Tamén conteñen unha placa de circuíto de protección para evitar a sobrecarga. As células chámanse baterías unha vez instaladas nunha carcasa cunha placa de circuíto protector.

¿As baterías de iones de litio son as mesmas 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 uso, mentres que as baterías de iones de litio teñen unha vida útil de ata 3 anos.

Cales son os compoñentes clave das baterías de ións de litio

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

Ánodo

O ánodo permite que a electricidade se despraza 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 célula. Produce ións de litio ao descargar a batería.

Electrólito

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

O separador

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

As baterías de iones de 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 coleccionista de corrente positiva. Estes electróns flúen a través do dispositivo, un teléfono ou un carro de golf, ao coleccionista negativo e de volta ao cátodo. O fluxo libre de electróns dentro da batería é evitado polo separador, forzándoos cara aos contactos.

Cando cobra unha batería de iones de litio, o cátodo liberará ións de litio e avanzan cara ao ánodo. Ao descargarse, os ións de litio pasan do ánodo ao cátodo, que xera un fluxo de corrente.

Cando se inventaron as baterías de iones de 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 diversas químicas para unha batería que podería recargarse. O seu primeiro xuízo implicou disulfuro de titanio e litio como electrodos. Non obstante, as baterías a curtocircuíto e explotarían.

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

Na década dos 90, a tecnoloxía de iones de litio comezou a gañar tracción, converténdose rapidamente nunha fonte de enerxía popular a finais da década. Marcou a primeira vez que a tecnoloxía foi comercializada por Sony. Este mal rexistro de seguridade das baterías de litio impulsou o desenvolvemento de baterías de iones de litio.

Aínda que as baterías de litio poden ter 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 se axusten ás directrices básicas de seguridade.

Cal é a mellor química de ións de litio?

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

Titanato de litio
Óxido de aluminio de cobalto de níquel de litio
Óxido de cobalto de manganeso de níquel de litio
Óxido de manganeso de litio (LMO)
Óxido de cobalto de litio
Fosfato de ferro de litio (Lifepo4)

Hai numerosos tipos de químicas para baterías de iones de litio. Cada un ten os seus inconvenientes e inconvenientes. Non obstante, algúns só son adecuados para casos específicos de uso. Así, o tipo que escollas dependerá das túas necesidades de enerxía, orzamento, tolerancia á seguridade e caso de uso específico.

Non obstante, as baterías Lifepo4 son a opción máis dispoñible comercialmente. Estas baterías conteñen un electrodo de carbono de grafito, que serve como ánodo e fosfato como cátodo. Teñen unha vida de ciclo longo de ata 10.000 ciclos.

Ademais, ofrecen unha gran estabilidade térmica e poden xestionar con seguridade as curtas subidas na demanda. As baterías LifePO4 están clasificadas para un limiar térmico desbocado 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 coas baterías de ácido de chumbo e outras baterías a base de litio, as baterías de fosfato de ferro de litio teñen unha enorme vantaxe. Cargan e descarga de forma eficiente, duran máis e poden profundamente CyClesen perder capacidade. Estas vantaxes significan que as baterías ofrecen un enorme aforro de custos ao longo da súa vida en comparación con outros tipos de baterías. A continuación móstrase unha ollada ás vantaxes específicas destas baterías en vehículos de enerxía 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. Están alimentados por baterías eléctricas, o que os converte nunha elección popular para os carros de golf e outros usos recreativos.

Ao escoller a opción da batería para o seu LEV, unha das consideracións máis importantes é a lonxevidade. Por exemplo, os carros de golf con batería deberían ter o suficiente poder para conducir ao redor dun campo de golf de 18 buratos sen ter que recargar.

Outra consideración importante é o calendario de mantemento. Unha boa batería non debe requirir mantemento para garantir o máximo goce da súa actividade lúdica.

A batería tamén debe ser capaz de operar en condicións meteorolóxicas variadas. Por exemplo, debería permitirche golf tanto na calor do verán como no outono cando baixan as temperaturas.

Unha boa batería tamén debe chegar cun sistema de control que asegure que non se sobrecalentase nin se arrefría 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 están valoradas para temperaturas de 4 ° F a 131 ° F. As baterías veñen cun sistema de xestión de baterías integradas e son moi fáciles de instalar.

Aplicacións industriais para baterías de iones de litio

As baterías de ións de litio son unha opción popular en aplicacións industriais. A química máis común empregada son as baterías LIFEPO4. Algúns dos equipos máis comúns para usar estas baterías son:

Carretillas elevadoras estreitas
Carcelería contrapesada
Carretillas elevadoras de 3 rodas
Walkie Stackers
Pilotos de fin e centro

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

Alta capacidade e lonxevidade

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

O seu ciclo de vida é outra vantaxe importante. Para unha operación industrial, o obxectivo é manter os custos recorrentes a curto prazo ao mínimo. Con baterías de iones de litio, as baterías de carretillas elevadoras poden durar tres veces máis tempo, dando lugar a un enorme aforro de custos a longo prazo.

Tamén poden operar a unha maior profundidade de descarga de ata o 80% sen impacto na súa capacidade. Iso ten outra vantaxe no aforro de tempo. As operacións non precisan parar a mediados do camiño para cambiar as baterías, o que pode levar a miles de horas de home salvadas durante un período suficiente.

Carga de alta velocidade

Con baterías industriais de chumbo-ácido, o tempo normal de carga é de aproximadamente oito horas. Isto equivale a un cambio enteiro de 8 horas onde a batería non está dispoñible para o seu uso. Por conseguinte, un xestor debe dar conta deste tempo de inactividade e mercar baterías adicionais.

Con baterías Lifepo4, iso non é un reto. Un bo exemplo é oBaterías de litio Lifepo4 de Roypow Industrial Lifepo4, que cobran catro veces máis rápido que as baterías de ácido. Outro beneficio é a capacidade de permanecer eficiente durante a descarga. As baterías de ácido de chumbo adoitan sufrir un retraso no rendemento ao descargar.

A liña Roypow de baterías industriais tampouco ten problemas de memoria, grazas a un sistema de xestión de baterías eficiente. As baterías de ácido de chumbo adoitan padecer esta cuestión, o que pode levar a un fracaso a alcanzar a plena capacidade.

Co tempo, provoca sulfación, que pode cortar a súa vida curta á metade. O problema prodúcese a miúdo cando as baterías de ácido chumbo se almacenan sen carga completa. As baterías de litio pódense cargar a curto intervalos e almacenar a calquera capacidade por encima de cero sen problemas.

Seguridade e manipulación

As baterías Lifepo4 teñen unha enorme vantaxe nos ámbitos industriais. En primeiro lugar, teñen unha gran estabilidade térmica. Estas baterías poden funcionar en temperaturas de ata 131 ° F sen sufrir ningún dano. As baterías de ácido de chumbo 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 ácido de chumbo pesan significativamente máis. Así, a miúdo necesitan equipos específicos e tempo de instalación máis longo, o que pode levar a menos horas de home gastadas no traballo.

Outro problema 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 ácido de chumbo deben almacenarse nunha sala especial con equipos deseñados para eliminar fumes perigosos. Isto introduce un custo e complexidade adicionais nunha operación industrial.

Conclusión

As baterías de iones de litio teñen unha clara vantaxe nos ámbitos industriais e nos vehículos eléctricos de baixa velocidade. Eles duran máis, polo que aforran o diñeiro dos usuarios. Estas baterías tamén son un mantemento cero, o que é especialmente importante nun ambiente industrial onde o aforro de custos é fundamental.