Hvað eru litíum jón rafhlöður

Litíumjónarafhlöður eru vinsæl tegund rafhlöðuefnafræði. Helsti kostur sem þessar rafhlöður bjóða er að þær eru endurhlaðanlegar. Vegna þessa aðgerðar finnast þau í flestum neytendatækjum í dag sem nota rafhlöðu. Þeir er að finna í símum, rafknúnum ökutækjum og golfknúnum rafgeymum.

Hvernig virka litíumjónarafhlöður?

Litíumjónarafhlöður samanstanda af einni eða mörgum litíumjónarfrumum. Þeir innihalda einnig verndarrásarborð til að koma í veg fyrir ofhleðslu. Frumurnar eru kallaðar rafhlöður þegar þær voru settar upp í hlíf með hlífðarrásarborði.

Eru litíumjónarafhlöður eins og litíum rafhlöður?

Nei. Litíum rafhlaða og litíumjónarafhlaða eru mjög mismunandi. Aðalmunurinn er sá að hið síðarnefnda er endurhlaðanlegur. Annar meiriháttar munur er geymsluþol. Litíum rafhlaða getur varað í allt að 12 ár ónotað en litíumjónarafhlöður hafa allt að 3 ár í geymsluþol.

Hver eru lykilþættir litíumjónarafhlöður

Litíumjónarfrumur hafa fjóra meginþætti. Þetta eru:

Rafskaut

Geymslan gerir rafmagn kleift að fara frá rafhlöðunni yfir í ytri hringrás. Það geymir einnig litíumjóna þegar rafhlaðan er hlaðið.

Bakskaut

Bakskautið er það sem ákvarðar getu frumunnar og spennu. Það framleiðir litíumjóna þegar rafhlaðan er sleppt.

Salta

Raflausnin er efni, sem þjónar sem leiðsla fyrir litíumjóna til að fara á milli bakskauts og rafskauts. Það er samsett úr söltum, aukefnum og ýmsum leysum.

Aðskilnaðurinn

Lokaverkið í litíumjónarfrumu er skilju. Það virkar sem líkamleg hindrun til að halda bakskautinu og rafskautinu í sundur.

Litíumjónarafhlöður vinna með því að færa litíumjónir frá bakskautinu að rafskautinu og öfugt um salta. Þegar jónirnir hreyfa sig virkja þeir ókeypis rafeindir í rafskautinu og búa til hleðslu hjá jákvæðum núverandi safnara. Þessar rafeindir renna í gegnum tækið, síma eða golfvagn, til neikvæðra safnara og aftur í bakskautið. Ókeypis flæði rafeinda inni í rafhlöðunni er komið í veg fyrir af skiljunni og neyðir þær í átt að tengiliðum.

Þegar þú hleður litíumjónarafhlöðu mun bakskautið losa litíumjóna og þeir fara í átt að rafskautinu. Þegar losað er, hreyfast litíumjónir frá rafskautinu að bakskautinu, sem býr til straumstreymi.

Hvenær voru litíumjónarafhlöður fundnar upp?

Litíumjónarafhlöður voru fyrst hugsaðar á áttunda áratugnum af enska efnafræðingnum Stanley Whittingham. Meðan á tilraunum sínum stóð rannsökuðu vísindamennirnir ýmsar efnafræðingar fyrir rafhlöðu sem gæti hleðst upp. Fyrsta rannsókn hans tók þátt í títandisúlfíði og litíum sem rafskautin. Hins vegar myndu rafhlöðurnar skammhlaup og springa.

Á níunda áratugnum tók annar vísindamaður, John B. Goodenough, áskorunina. Skömmu síðar hóf Akira Yoshino, japanskur efnafræðingur, rannsóknir á tækninni. Yoshino og Goodenough sannaði að litíummálmur var aðalorsök sprenginga.

Á níunda áratugnum byrjaði litíumjónartækni að ná gripi og varð fljótt vinsæll aflgjafi í lok áratugarins. Það markaði í fyrsta skipti sem tæknin var markaðssett af Sony. Þessi lélega öryggisskrá yfir litíum rafhlöður varð til þess að litíumjónarafhlöður var þróuð.

Þó litíum rafhlöður geti haft meiri orkuþéttleika eru þær óöruggar við hleðslu og útskrift. Aftur á móti er litíumjónarafhlöður nokkuð óhætt að hlaða og losa sig þegar notendur fylgja grunnviðmiðunarreglum.

Hver er besta litíum jónefnafræði?

Það eru til fjölmargar tegundir af litíumjónar rafhlöðuefnafræði. Þeir sem eru fáanlegir eru:

Lithium títanat
Litíum nikkel kóbalt áloxíð
Litíum nikkel mangan kóbaltoxíð
Litíum manganoxíð (LMO)
Litíum kóbaltoxíð
Litíum járnfosfat (LIFEPO4)

Það eru til margar tegundir efnafræðinga fyrir litíumjónarafhlöður. Hver og einn hefur sínar uppsveiflu og hæðir. Hins vegar eru sumir aðeins hentugir fyrir sérstök tilfelli. Sem slík mun gerðin sem þú velur háð orkuþörfum þínum, fjárhagsáætlun, öryggisþol og sérstökum notkunarmálum.

Hins vegar eru LIFEPO4 rafhlöður sem mest er fáanlegur kostur. Þessar rafhlöður innihalda grafít kolefnisrafskaut, sem þjónar sem rafskautaverksmiðjan og fosfat sem bakskaut. Þeir eru með langan hringrás allt að 10.000 lotur.

Að auki bjóða þeir upp á mikla hitauppstreymi og geta örugglega séð um stuttar bylgjur í eftirspurn. LIFEPO4 rafhlöður eru metnar fyrir hitauppstreymi sem er allt að 510 gráður á Fahrenheit, hæsta litíumjónarafhlöðutegund sem er fáanleg í atvinnuskyni.

Kostir LIFEPO4 rafhlöður

Í samanburði við blý sýru og aðrar litíum-byggðar rafhlöður hafa litíum járnfosfat rafhlöður gríðarlega yfirburði. Þeir rukka og losa á skilvirkan hátt, endast lengur og geta djúpt cyCLEán þess að missa afkastagetu. Þessir kostir þýða að rafhlöðurnar bjóða upp á mikinn kostnaðarsparnað á lífsleiðinni miðað við aðrar gerðir rafhlöðu. Hér að neðan er að skoða sérstaka kosti þessara rafhlöður í lághraða ökutækjum og iðnaðarbúnaði.

Lifepo4 rafhlaða í lághraða ökutækjum

Lághraða rafknúin ökutæki (Levs) eru fjórhjólabifreiðar sem vega minna en 3000 pund. Þeir eru knúnir af rafhlöðum, sem gerir þær að vinsælum vali fyrir golfvagna og aðra afþreyingarnotkun.

Þegar þú velur valkostinn fyrir rafhlöðu fyrir Lev er eitt mikilvægasta sjónarmiðið langlífi. Til dæmis ættu rafknúnar golfvagnar að hafa nægan kraft til að keyra um 18 holu golfvöll án þess að þurfa að hlaða.

Önnur mikilvæg atriði er viðhaldsáætlunin. Góð rafhlaða ætti ekki að þurfa ekki viðhald til að tryggja hámarks ánægju af hægfara virkni þinni.

Rafhlaðan ætti einnig að geta starfað við fjölbreytt veðurskilyrði. Til dæmis ætti það að leyfa þér að golf bæði í sumarhitanum og á haustin þegar hitastig lækkar.

Góð rafhlaða ætti einnig að koma með stjórnkerfi sem tryggir að það ofhitnar ekki eða kælir of mikið og niðurlægir getu sína.

Eitt besta vörumerkið sem uppfyllir öll þessi grundvallaratriði en mikilvægu aðstæður er Roypow. Línan þeirra LIFEPO4 litíum rafhlöður er metin fyrir hitastig 4 ° F til 131 ° F. Rafhlöðurnar eru með innbyggt rafhlöðustjórnunarkerfi og er afar auðvelt að setja það upp.

Iðnaðarforrit fyrir litíumjónarafhlöður

Litíumjónarafhlöður eru vinsæll valkostur í iðnaðarforritum. Algengasta efnafræði sem notuð er er LIFEPO4 rafhlöður. Nokkur algengasti búnaðurinn til að nota þessar rafhlöður eru:

Þröngir lyftarar
Mótvægi lyftara
3 Hjóls lyftara
Walkie staflar
Enda- og miðjuhjólamenn

Það eru margar ástæður fyrir því að litíumjónarafhlöður vaxa í vinsældum í iðnaðarumhverfi. Helstu eru:

Mikil afkastageta og langlífi

Litíumjónarafhlöður eru með meiri orkuþéttleika og langlífi miðað við blý-sýru rafhlöður. Þeir geta vegið þriðjung af þyngdinni og skilað sömu framleiðslunni.

Lífsferill þeirra er annar aðal kostur. Fyrir iðnaðaraðgerð er markmiðið að halda skammtímakostnaði í lágmarki. Með litíumjónarafhlöðum geta lyftara rafhlöður varað þrisvar sinnum eins lengi og leitt til mikils kostnaðarsparnaðar þegar til langs tíma er litið.

Þeir geta einnig starfað á stærri dýpi allt að 80% dýpi án þess að hafa áhrif á getu þeirra. Það hefur annan kost í tímasparnað. Aðgerðir þurfa ekki að stoppa á miðri leið til að skipta um rafhlöður, sem geta leitt til þess að þúsundir vinnustunda sparaðar á nógu stóru tímabili.

Háhraða hleðsla

Með iðnaðar blý-sýru rafhlöðum er venjulegur hleðslutími um það bil átta klukkustundir. Það jafngildir heila 8 tíma vakt þar sem rafhlaðan er ekki tiltæk til notkunar. Þar af leiðandi verður stjórnandi að gera grein fyrir þessum niður í miðbæ og kaupa auka rafhlöður.

Með Lifepo4 rafhlöðum er það ekki áskorun. Gott dæmi erRáðstefna iðnaðar Lifepo4 litíum rafhlöður, sem hleðst fjórum sinnum hraðar en leiða sýru rafhlöður. Annar ávinningur er hæfileikinn til að vera duglegur við útskrift. Blý sýru rafhlöður þjást oft í frammistöðu þegar þær losna.

Stjórnarlínan iðnaðar rafhlöður hefur heldur engin minnisvandamál, þökk sé skilvirku rafhlöðustjórnunarkerfi. Blý sýru rafhlöður þjást oft af þessu máli, sem getur leitt til þess að það náði ekki fullri afkastagetu.

Með tímanum veldur það brennisteini, sem getur skorið þegar stuttan líftíma þeirra í tvennt. Málið kemur oft fram þegar blý sýru rafhlöður eru geymdar án fullrar hleðslu. Hægt er að hlaða litíum rafhlöður með stuttu millibili og geyma með hvaða afkastagetu sem er yfir núlli án vandræða.

Öryggi og meðhöndlun

Lifepo4 rafhlöður hafa gríðarlega yfirburði í iðnaðarstillingum. Í fyrsta lagi hafa þeir mikinn hitauppstreymi. Þessar rafhlöður geta starfað við hitastig allt að 131 ° F án þess að verða fyrir tjóni. Blý sýru rafhlöður myndu tapa allt að 80% af líftíma sínum við svipaðan hitastig.

Annað mál er þyngd rafhlöðurnar. Fyrir svipaða rafhlöðugetu vega blý sýru rafhlöður verulega meira. Sem slíkur þurfa þeir oft sérstakan búnað og lengri uppsetningartíma, sem getur leitt til þess að færri vinnustundir í starfinu.

Annað mál er öryggi starfsmanna. Almennt eru LIFEPO4 rafhlöður öruggari en blý-sýru rafhlöður. Samkvæmt leiðbeiningum OSHA verður að geyma blý sýru rafhlöður í sérstöku herbergi með búnaði sem er hannaður til að útrýma hættulegum gufum. Það kynnir aukakostnað og margbreytileika í iðnaðaraðgerð.

Niðurstaða

Litíumjónarafhlöður hafa skýran yfirburði í iðnaðarstillingum og fyrir lághraða rafknúin ökutæki. Þeir endast lengur og spara því notendum peninga. Þessar rafhlöður eru einnig núll viðhald, sem er sérstaklega mikilvægt í iðnaðarumhverfi þar sem kostnaðarsparnaður er í fyrirrúmi.