लिथियम आयन बैटरी क्या हैं

लिथियम-आयन बैटरी एक लोकप्रिय प्रकार की बैटरी रसायन विज्ञान है। एक बड़ा लाभ जो इन बैटरी की पेशकश करता है, वह यह है कि वे रिचार्जेबल हैं। इस सुविधा के कारण, वे आज अधिकांश उपभोक्ता उपकरणों में पाए जाते हैं जो बैटरी का उपयोग करते हैं। उन्हें फोन, इलेक्ट्रिक वाहनों और बैटरी से चलने वाले गोल्फ कार्ट में पाया जा सकता है।

लिथियम-आयन बैटरी कैसे काम करती है?

लिथियम आयन बैटरी एक या कई लिथियम-आयन कोशिकाओं से बनी होती है। ओवरचार्जिंग को रोकने के लिए उनके पास एक सुरक्षात्मक सर्किट बोर्ड भी होता है। कोशिकाओं को एक बार एक सुरक्षात्मक सर्किट बोर्ड के साथ आवरण में स्थापित बैटरी कहा जाता है।

क्या लिथियम-आयन बैटरी लिथियम बैटरी के समान हैं?

नहीं, एक लिथियम बैटरी और एक लिथियम-आयन बैटरी काफी अलग है। मुख्य अंतर यह है कि उत्तरार्द्ध रिचार्जेबल हैं। एक और प्रमुख अंतर शेल्फ जीवन है। एक लिथियम बैटरी 12 साल तक अप्रयुक्त हो सकती है, जबकि लिथियम-आयन बैटरी में 3 साल तक का शेल्फ जीवन होता है।

लिथियम आयन बैटरी के प्रमुख घटक क्या हैं

लिथियम-आयन कोशिकाओं में चार मुख्य घटक होते हैं। ये हैं:

एनोड

एनोड बिजली को बैटरी से बाहरी सर्किट में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। यह बैटरी चार्ज करते समय लिथियम आयनों को भी संग्रहीत करता है।

कैथोड

कैथोड वह है जो सेल की क्षमता और वोल्टेज को निर्धारित करता है। यह बैटरी का निर्वहन करते समय लिथियम आयनों का उत्पादन करता है।

इलेक्ट्रोलाइट

इलेक्ट्रोलाइट एक सामग्री है, जो कैथोड और एनोड के बीच स्थानांतरित करने के लिए लिथियम आयनों के लिए एक नाली के रूप में कार्य करता है। यह लवण, योजक और विभिन्न सॉल्वैंट्स से बना है।

विभाजक

लिथियम-आयन सेल में अंतिम टुकड़ा विभाजक है। यह कैथोड और एनोड को अलग रखने के लिए एक भौतिक बाधा के रूप में कार्य करता है।

लिथियम-आयन बैटरी कैथोड से एनोड से लिथियम आयनों को स्थानांतरित करके काम करती है और इसके विपरीत इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से। जैसे -जैसे आयन चलते हैं, वे एनोड में मुफ्त इलेक्ट्रॉनों को सक्रिय करते हैं, सकारात्मक वर्तमान कलेक्टर में एक चार्ज बनाते हैं। ये इलेक्ट्रॉन डिवाइस, एक फोन या गोल्फ कार्ट के माध्यम से नकारात्मक कलेक्टर के लिए और कैथोड में वापस आते हैं। बैटरी के अंदर इलेक्ट्रॉनों के मुक्त प्रवाह को विभाजक द्वारा रोका जाता है, जिससे उन्हें संपर्कों की ओर मजबूर किया जाता है।

जब आप एक लिथियम-आयन बैटरी चार्ज करते हैं, तो कैथोड लिथियम आयनों को छोड़ देगा, और वे एनोड की ओर बढ़ते हैं। डिस्चार्ज करते समय, लिथियम आयन एनोड से कैथोड तक चले जाते हैं, जो वर्तमान का प्रवाह उत्पन्न करता है।

लिथियम-आयन बैटरी का आविष्कार कब किया गया था?

लिथियम-आयन बैटरी को पहली बार 70 के दशक में अंग्रेजी केमिस्ट स्टेनली व्हिटिंगम द्वारा कल्पना की गई थी। अपने प्रयोगों के दौरान, वैज्ञानिकों ने एक बैटरी के लिए विभिन्न रसायन विज्ञान की जांच की जो खुद को रिचार्ज कर सकती थी। उनके पहले परीक्षण में इलेक्ट्रोड के रूप में टाइटेनियम डाइसल्फ़ाइड और लिथियम शामिल थे। हालांकि, बैटरी शॉर्ट-सर्किट और विस्फोट करेगी।

80 के दशक में, एक अन्य वैज्ञानिक, जॉन बी। गुडेनो ने चुनौती ली। इसके तुरंत बाद, एक जापानी रसायनज्ञ अकीरा योशिनो ने प्रौद्योगिकी में शोध शुरू किया। योशिनो और गुडेनो ने साबित किया कि लिथियम धातु विस्फोटों का मुख्य कारण था।

90 के दशक में, लिथियम-आयन तकनीक ने कर्षण प्राप्त करना शुरू कर दिया, जल्दी से दशक के अंत तक एक लोकप्रिय शक्ति स्रोत बन गया। इसने पहली बार चिह्नित किया कि प्रौद्योगिकी का सोनी द्वारा व्यवसायीकरण किया गया था। लिथियम बैटरी के उस खराब सुरक्षा रिकॉर्ड ने लिथियम-आयन बैटरी के विकास को प्रेरित किया।

जबकि लिथियम बैटरी एक उच्च ऊर्जा घनत्व रख सकती है, वे चार्जिंग और डिस्चार्ज के दौरान असुरक्षित हैं। दूसरी ओर, जब उपयोगकर्ता बुनियादी सुरक्षा दिशानिर्देशों का पालन करते हैं, तो लिथियम-आयन बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज करने के लिए काफी सुरक्षित हैं।

सबसे अच्छा लिथियम आयन रसायन विज्ञान क्या है?

लिथियम-आयन बैटरी केमिस्ट्री के कई प्रकार हैं। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं:

लिथियम टाइटनेट
लिटियम निकेल कोबाल्ट एल्यूमीनियम ऑक्साइड
लिथियम निकेल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड
लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड (एलएमओ)
लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड
लिथियम आयरन फॉस्फेट (LIFEPO4)

लिथियम-आयन बैटरी के लिए कई प्रकार के केमिस्ट्री हैं। हर एक के पास अपने उतार -चढ़ाव और डाउनसाइड हैं। हालांकि, कुछ केवल विशिष्ट उपयोग के मामलों के लिए उपयुक्त हैं। जैसे, आप जिस प्रकार को चुनते हैं, वह आपकी बिजली की जरूरतों, बजट, सुरक्षा सहिष्णुता और विशिष्ट उपयोग के मामले पर निर्भर करेगा।

हालांकि, LIFEPO4 बैटरी सबसे अधिक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध विकल्प हैं। इन बैटरी में एक ग्रेफाइट कार्बन इलेक्ट्रोड होता है, जो एनोड के रूप में कार्य करता है, और कैथोड के रूप में फॉस्फेट होता है। उनके पास 10,000 चक्रों तक का एक लंबा चक्र जीवन है।

इसके अतिरिक्त, वे महान थर्मल स्थिरता प्रदान करते हैं और मांग में कम वृद्धि को सुरक्षित रूप से संभाल सकते हैं। LIFEPO4 बैटरी को 510 डिग्री फ़ारेनहाइट तक के थर्मल रनवे थ्रेशोल्ड के लिए रेट किया गया है, जो किसी भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लिथियम-आयन बैटरी प्रकार का उच्चतम है।

LifePo4 बैटरी के लाभ

लीड एसिड और अन्य लिथियम-आधारित बैटरी की तुलना में, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी का एक बड़ा फायदा है। वे चार्ज करते हैं और कुशलता से निर्वहन करते हैं, लंबे समय तक रहते हैं, और गहरे साइबर कर सकते हैंक्लेक्षमता खोए बिना। इन लाभों का मतलब है कि बैटरी अन्य बैटरी प्रकारों की तुलना में अपने जीवनकाल में भारी लागत बचत प्रदान करती है। नीचे कम गति वाले बिजली वाहनों और औद्योगिक उपकरणों में इन बैटरी के विशिष्ट लाभों पर एक नज़र है।

कम गति वाले वाहनों में LifePo4 बैटरी

कम गति वाले इलेक्ट्रिक वाहन (LEVs) चार पहिया वाहन हैं जिनका वजन 3000 पाउंड से कम है। वे इलेक्ट्रिक बैटरी द्वारा संचालित हैं, जो उन्हें गोल्फ कार्ट और अन्य मनोरंजक उपयोगों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बनाता है।

अपने लेव के लिए बैटरी विकल्प चुनते समय, सबसे महत्वपूर्ण विचारों में से एक दीर्घायु है। उदाहरण के लिए, बैटरी-संचालित गोल्फ कार्ट में रिचार्ज करने के बिना 18-होल गोल्फ कोर्स के आसपास ड्राइव करने के लिए पर्याप्त शक्ति होनी चाहिए।

एक और महत्वपूर्ण विचार रखरखाव अनुसूची है। एक अच्छी बैटरी को आपकी इत्मीनान से गतिविधि का अधिकतम आनंद सुनिश्चित करने के लिए कोई रखरखाव की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए।

बैटरी को विभिन्न मौसम की स्थिति में भी संचालित करने में सक्षम होना चाहिए। उदाहरण के लिए, यह आपको गर्मियों की गर्मी में और तापमान में गिरावट के दौरान दोनों को गोल्फ करने की अनुमति देनी चाहिए।

एक अच्छी बैटरी को एक नियंत्रण प्रणाली के साथ भी आना चाहिए जो यह सुनिश्चित करता है कि यह अधिक ओवरहीट या ठिठुरता नहीं है, इसकी क्षमता को कम करता है।

सबसे अच्छे ब्रांडों में से एक जो इन सभी बुनियादी लेकिन महत्वपूर्ण परिस्थितियों से मिलती है, वह है रॉयप। LifePo4 लिथियम बैटरी की उनकी लाइन 4 ° F से 131 ° F के तापमान के लिए रेटेड है। बैटरी एक इन-बिल्ट बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम के साथ आती हैं और स्थापित करना बेहद आसान हैं।

लिथियम आयन बैटरी के लिए औद्योगिक अनुप्रयोग

औद्योगिक अनुप्रयोगों में लिथियम-आयन बैटरी एक लोकप्रिय विकल्प है। उपयोग की जाने वाली सबसे आम रसायन विज्ञान LifEPO4 बैटरी है। इन बैटरी का उपयोग करने के लिए कुछ सबसे आम उपकरण हैं:

संकीर्ण गलियारे फोर्कलिफ्ट
असंतुलित फोर्कलिफ्ट्स
3 पहिया फोर्कलिफ्ट्स
वॉकी स्टैकर्स
अंत और केंद्र सवार

कई कारण हैं कि लिथियम आयन बैटरी औद्योगिक सेटिंग्स में लोकप्रियता में बढ़ रही हैं। मुख्य हैं:

उच्च क्षमता और दीर्घायु

लीथियम-आयन बैटरी में सीसा-एसिड बैटरी की तुलना में एक बड़ी ऊर्जा घनत्व और दीर्घायु होती है। वे वजन का एक तिहाई वजन कर सकते हैं और एक ही आउटपुट वितरित कर सकते हैं।

उनका जीवन चक्र एक और प्रमुख लाभ है। एक औद्योगिक संचालन के लिए, लक्ष्य अल्पकालिक आवर्ती लागत को न्यूनतम रखना है। लिथियम-आयन बैटरी के साथ, फोर्कलिफ्ट बैटरी तीन बार लंबे समय तक रह सकती है, जिससे लंबे समय में भारी लागत बचत हो सकती है।

वे अपनी क्षमता पर किसी भी प्रभाव के बिना 80% तक के निर्वहन की बड़ी गहराई पर भी काम कर सकते हैं। समय की बचत में एक और फायदा है। संचालन को बैटरी को स्वैप करने के लिए मिडवे को रोकने की आवश्यकता नहीं है, जिससे एक बड़ी अवधि में हजारों मानव-घंटे बच सकते हैं।

उच्च गति चार्जिंग

औद्योगिक लीड-एसिड बैटरी के साथ, सामान्य चार्जिंग समय लगभग आठ घंटे है। यह एक पूरे 8-घंटे की शिफ्ट के बराबर है जहां बैटरी उपयोग के लिए अनुपलब्ध है। नतीजतन, एक प्रबंधक को इस डाउनटाइम के लिए खाता होना चाहिए और अतिरिक्त बैटरी खरीदनी चाहिए।

LifePo4 बैटरी के साथ, यह एक चुनौती नहीं है। एक अच्छा उदाहरण हैरॉयपो इंडस्ट्रियल लाइफपो 4 लिथियम बैटरी, जो लीड एसिड बैटरी की तुलना में चार गुना तेजी से चार्ज करते हैं। एक और लाभ डिस्चार्ज के दौरान कुशल रहने की क्षमता है। लीड एसिड बैटरी अक्सर प्रदर्शन में एक अंतराल पीड़ित होती है क्योंकि वे निर्वहन करते हैं।

औद्योगिक बैटरी की रॉयपो लाइन में भी कोई मेमोरी समस्या नहीं है, एक कुशल बैटरी प्रबंधन प्रणाली के लिए धन्यवाद। लीड एसिड बैटरी अक्सर इस मुद्दे से पीड़ित होती है, जिससे पूरी क्षमता तक पहुंचने में विफलता हो सकती है।

समय के साथ, यह सल्फेशन का कारण बनता है, जो उनके पहले से ही छोटे जीवनकाल को आधे में काट सकता है। मुद्दा अक्सर तब होता है जब लीड एसिड बैटरी को पूर्ण चार्ज के बिना संग्रहीत किया जाता है। लिथियम बैटरी को कम अंतराल पर चार्ज किया जा सकता है और बिना किसी समस्या के शून्य से ऊपर किसी भी क्षमता पर संग्रहीत किया जा सकता है।

सुरक्षा और हैंडलिंग

LifEPO4 बैटरी का औद्योगिक सेटिंग्स में बहुत बड़ा फायदा है। सबसे पहले, उनके पास महान थर्मल स्थिरता है। ये बैटरी बिना किसी नुकसान के 131 ° F तक के तापमान में काम कर सकती हैं। लीड एसिड बैटरी एक समान तापमान पर अपने जीवन चक्र का 80% तक खो जाएगी।

एक और मुद्दा बैटरी का वजन है। एक समान बैटरी क्षमता के लिए, लीड एसिड बैटरी काफी अधिक वजन करती है। जैसे, उन्हें अक्सर विशिष्ट उपकरण और लंबे समय तक स्थापना के समय की आवश्यकता होती है, जिससे काम पर खर्च किए गए कम मानव-घंटे हो सकते हैं।

एक और मुद्दा कार्यकर्ता सुरक्षा है। सामान्य तौर पर, LifEPO4 बैटरी लीड-एसिड बैटरी की तुलना में सुरक्षित हैं। OSHA दिशानिर्देशों के अनुसार, लीड एसिड बैटरी को खतरनाक धुएं को खत्म करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों के साथ एक विशेष कमरे में संग्रहीत किया जाना चाहिए। यह एक औद्योगिक संचालन में एक अतिरिक्त लागत और जटिलता का परिचय देता है।

निष्कर्ष

लिथियम-आयन बैटरी का औद्योगिक सेटिंग्स में और कम गति वाले इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एक स्पष्ट लाभ होता है। वे लंबे समय तक रहते हैं, फलस्वरूप उपयोगकर्ताओं के पैसे बचाते हैं। ये बैटरी शून्य रखरखाव भी हैं, जो एक औद्योगिक सेटिंग में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां लागत-बचत सर्वोपरि है।