Koje su litij -ionske baterije

Litij-ionske baterije popularna su vrsta kemije baterija. Glavna prednost koju ove baterije nude je ta što su punjive. Zbog ove značajke nalaze se u većini potrošačkih uređaja koji danas koriste bateriju. Mogu se naći u telefonima, električnim vozilima i kolicama za golf na baterije.

Kako funkcioniraju litij-ionske baterije?

Litij-ionske baterije sastoje se od jedne ili više litij-ionskih stanica. Oni također sadrže zaštitnu ploču kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje. Stanice se nazivaju baterije jednom ugrađene u kućište sa zaštitnom pločom.

Jesu li litij-ionske baterije iste kao litijeve baterije?

Ne. Litij baterija i litij-ionska baterija znatno su različiti. Glavna razlika je u tome što su potonji punjivi. Druga velika razlika je rok trajanja. Litij baterija može trajati do 12 godina neiskorištena, dok litij-ionske baterije imaju rok trajanja do 3 godine.

Koje su ključne komponente litij -ionskih baterija

Litij-ionske stanice imaju četiri glavne komponente. To su:

Anoda

Anoda omogućuje da se električna energija prebaci s baterije u vanjski krug. Također pohranjuje litij ione prilikom punjenja baterije.

Katoda

Katoda je ono što određuje kapacitet i napon ćelije. Proizvodi litijeve ione prilikom ispuštanja baterije.

Elektrolit

Elektrolit je materijal koji služi kao vodič za litij ioni da se kreću između katode i anode. Sastoji se od soli, aditiva i različitih otapala.

Separator

Završni komad u litij-ionskoj ćeliji je separator. Djeluje kao fizička barijera kako bi se katoda i anoda razdvojila.

Litij-ionske baterije djeluju premještanjem litijevih iona s katode na anodu i obrnuto putem elektrolita. Kako se ioni kreću, oni aktiviraju slobodne elektrone u anodi, stvarajući naboj kod kolektora pozitivne struje. Ti elektroni teče kroz uređaj, telefon ili golf kolica, do negativnog kolektora i natrag u katodu. Slobodni protok elektrona unutar baterije separator sprječava, prisiljavajući ih prema kontaktima.

Kada napunite litij-ionsku bateriju, katoda će oslobađati litij ione, a oni se kreću prema anodi. Prilikom pražnjenja, litijevi ioni prelaze iz anode u katodu, što stvara protok struje.

Kada su izumljene litij-ionske baterije?

Litij-ionske baterije prvi su zamišljeni u 70-ima engleski kemičar Stanley Whittingham. Tijekom svojih eksperimenata, znanstvenici su istraživali razne kemike zbog baterije koja bi se mogla napuniti. Njegovo prvo ispitivanje uključivalo je titanski disulfid i litij kao elektrode. Međutim, baterije bi bile kratki spoj i eksplodirao.

U 80 -ima, drugi znanstvenik, John B. Goodenough, prihvatio je izazov. Ubrzo nakon toga, Akira Yoshino, japanska kemičar, započela je istraživanje tehnologije. Yoshino i Goodenough dokazali su da je litijev metal glavni uzrok eksplozija.

U 90-ima, litij-ionska tehnologija počela je dobivati privlačnost, brzo postajući popularni izvor energije do kraja desetljeća. To je prvi put označio da je Sony komercijalizirao tehnologiju. Ta loša sigurnosna evidencija litijevih baterija potaknula je razvoj litij-ionskih baterija.

Iako litijeve baterije mogu zadržati veću gustoću energije, one su nesigurne tijekom punjenja i pražnjenja. S druge strane, litij-ionske baterije prilično su sigurne za punjenje i pražnjenje kada se korisnici pridržavaju osnovnih sigurnosnih smjernica.

Koja je najbolja kemija litij iona?

Postoje brojne vrste kemijskih baterija litij-iona. Komercijalno dostupni su:

Litij titanat
Litij nikl kobalt aluminij oksid
Litij nikla manganski kobalt oksid
Litij mangan oksid (LMO)
Litij kobalt oksid
Litijev željezni fosfat (LifePO4)

Postoje brojne vrste kemikalija za litij-ionske baterije. Svaki ima svoje uspone i nedostatke. Međutim, neki su prikladni samo za određene slučajeve upotrebe. Kao takav, vrsta koju odaberete ovisit će o vašim potrebama snage, proračunu, sigurnosnoj toleranciji i specifičnom slučaju.

Međutim, LifePO4 baterije su najpopularnija opcija. Ove baterije sadrže grafitnu ugljičnu elektrodu, koja služi kao anoda, a fosfat kao katoda. Imaju dug životni vijek do 10 000 ciklusa.

Uz to, nude veliku toplinsku stabilnost i mogu sigurno podnijeti kratke nalete u potražnji. LifePO4 baterije su ocijenjene za toplinski odmjerni prag do 510 stupnjeva Fahrenheita, što je najviše od bilo koje komercijalno dostupne vrste litij-ionske baterije.

Prednosti LifePO4 baterija

U usporedbi s olovnom kiselinom i drugim baterijama na bazi litija, baterije litij željeznog fosfata imaju ogromnu prednost. Naplaćuju i ispuštaju učinkovito, traju duže i mogu duboko cyranbez gubitka kapaciteta. Ove prednosti znače da baterije nude ogromne uštede troškova tijekom svog životnog vijeka u usporedbi s drugim vrstama baterija. Ispod je pogled na specifične prednosti ovih baterija u vozilima s niskim brzinama i industrijskom opremom.

LifePO4 baterija u vozilima s malim brzinama

Električna vozila s malim brzinama (LEV) su vozila na četiri kotača koja teže manje od 3000 kilograma. Pokreće ih električne baterije, što ih čini popularnim izborom za golf kolica i druge rekreacijske namjene.

Kada odaberete opciju baterije za svoj LEV, jedno od najvažnijih razmatranja je dugovječnost. Na primjer, kolica za golf na bateriji trebala bi imati dovoljno snage za vožnju oko golf terena od 18 rupa bez potrebe za punjenjem.

Drugo važno razmatranje je raspored održavanja. Dobra baterija ne bi trebala biti održavanje kako bi se osiguralo maksimalno uživanje u vašoj ležernoj aktivnosti.

Baterija bi također trebala biti u mogućnosti raditi u različitim vremenskim uvjetima. Na primjer, trebao bi vam omogućiti golf i u ljetnoj vrućini i u jesen kada temperature padnu.

Dobra baterija također bi trebala doći s upravljačkim sustavom koji osigurava da se ne pregrijava ili pregrijava previše, degradirajući svoj kapacitet.

Jedna od najboljih marki koja ispunjava sve ove osnovne, ali važne uvjete je Roypow. Njihova linija LifePO4 litijevih baterija ocijenjena je za temperature od 4 ° F do 131 ° F. Baterije dolaze s ugrađenim sustavom za upravljanje baterijama i izuzetno ih je lako instalirati.

Industrijske primjene za litij -ionske baterije

Litij-ionske baterije popularna su opcija u industrijskim primjenama. Najčešća kemija koja se koristi su LifePO4 baterije. Neke od najčešćih oprema za korištenje ovih baterija su:

Uski viljuškari prolaza
Uravnoteženi viljuškari
Viljuškari s 3 kotača
Walkie Stackers
Kraj i središnji jahači

Mnogo je razloga zbog kojih litij -ionske baterije postaju popularni u industrijskim okruženjima. Glavni su:

Veliki kapacitet i dugovječnost

Litij-ionske baterije imaju veću gustoću energije i dugovječnost u odnosu na baterije s olovnim kiselinama. Oni mogu težiti trećinu težine i pružiti isti izlaz.

Njihov životni ciklus je još jedna velika prednost. Za industrijsku operaciju cilj je sveti kratkoročne ponavljajuće troškove na minimum. Uz litij-ionske baterije, baterije viljuškara mogu trajati tri puta duže, što dugoročno dovodi do uštede troškova.

Oni također mogu raditi na većoj dubini pražnjenja do 80% bez ikakvog utjecaja na njihov kapacitet. To ima još jednu prednost u uštedi na vremenu. Operacije se ne trebaju zaustaviti na sredini kako bi zamijenile baterije, što može dovesti do tisuće radnih sati ušteđenih u dovoljno velikom razdoblju.

Punjenje velike brzine

S industrijskim baterijama s olovnim kiselinama, normalno vrijeme punjenja je oko osam sati. To izjednačava s cijelim 8-satnim pomakom gdje baterija nije dostupna za upotrebu. Slijedom toga, menadžer mora računati na ovaj zastoj i kupiti dodatne baterije.

S LifePO4 baterijama to nije izazov. Dobar primjer jeRoypow Industrial LifePO4 litijeve baterije, koje punjuju četiri puta brže od olovnih kiselina baterija. Druga korist je mogućnost da ostanete učinkovita tijekom pražnjenja. Baterije olovne kiseline često trpe zaostajanje performansi dok se ispuštaju.

Roypow linija industrijskih baterija također nema problema s memorijom, zahvaljujući učinkovitom sustavu upravljanja baterijama. Baterije olovnih kiselina često pate od ovog problema, što može dovesti do neuspjeha u punom kapacitetu.

S vremenom uzrokuje sulfaciju, što može smanjiti njihov ionako kratki vijek trajanja na pola. Problem se često događa kada se baterije olovne kiseline pohranjuju bez punog punjenja. Litijeve baterije mogu se napuniti u kratkim intervalima i pohraniti u bilo kojem kapacitetu iznad nule bez ikakvih problema.

Sigurnost i rukovanje

LifePO4 baterije imaju ogromnu prednost u industrijskim postavkama. Prvo, imaju veliku toplinsku stabilnost. Ove baterije mogu raditi u temperaturama do 131 ° F bez da ne trpe nikakve oštećenja. Baterije olovne kiseline izgubile bi do 80% svog životnog ciklusa na sličnoj temperaturi.

Drugi problem je težina baterija. Za sličan kapacitet baterije, baterije olovnih kiselina znatno više teže. Kao takvi, često im je potrebna određena oprema i duže vrijeme ugradnje, što može dovesti do manje vremena potrošenih na posao.

Drugo je pitanje sigurnost radnika. Općenito, LifePO4 baterije su sigurnije od olovnih baterija. Prema smjernicama OSHA -e, baterije olovnih kiselina moraju se pohraniti u posebnu sobu s opremom namijenjenom uklanjanju opasnih dima. To uvodi dodatni trošak i složenost u industrijsku operaciju.

Zaključak

Litij-ionske baterije imaju jasnu prednost u industrijskim postavkama i za električna vozila male brzine. Oni traju duže, posljedično štede novac korisnika. Ove su baterije također nula održavanja, što je posebno važno u industrijskom okruženju u kojem je ušteda troškova najvažnija.