Quali sono le batterie a ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio sono un tipo popolare di chimica della batteria. Un grande vantaggio che queste batterie offrono è che sono ricaricabili. A causa di questa funzione, si trovano oggi nella maggior parte dei dispositivi di consumo che utilizzano una batteria. Possono essere trovati in telefoni, veicoli elettrici e carrelli da golf alimentati a batteria.

Come funzionano le batterie agli ioni di litio?

Le batterie agli ioni di litio sono costituite da una o più celle agli ioni di litio. Contengono anche un circuito protettivo per prevenire il sovraccarico. Le celle sono chiamate batterie una volta installate in un involucro con un circuito protettivo.

Le batterie agli ioni di litio sono le stesse delle batterie al litio?

No. Una batteria al litio e una batteria agli ioni di litio sono molto diverse. La differenza principale è che questi ultimi sono ricaricabili. Un'altra grande differenza è la durata di conservazione. Una batteria al litio può durare fino a 12 anni inutilizzate, mentre le batterie agli ioni di litio hanno una durata fino a 3 anni.

Quali sono i componenti chiave delle batterie a ioni di litio

Le cellule agli ioni di litio hanno quattro componenti principali. Questi sono:

Anodo

L'anodo consente all'elettricità di spostarsi dalla batteria a un circuito esterno. Memorizza anche gli ioni al litio quando si carica la batteria.

Catodo

Il catodo è ciò che determina la capacità e la tensione della cella. Produce ioni al litio durante lo scarico della batteria.

Elettrolita

L'elettrolita è un materiale, che funge da condotto per gli ioni di litio per spostarsi tra il catodo e l'anodo. È composto da sali, additivi e vari solventi.

Il separatore

Il pezzo finale in una cella agli ioni di litio è il separatore. Agisce come una barriera fisica per tenere separati il catodo e l'anodo.

Le batterie agli ioni di litio funzionano spostando gli ioni di litio dal catodo all'anodo e viceversa tramite l'elettrolita. Mentre gli ioni si muovono, attivano elettroni liberi nell'anodo, creando una carica sul collettore di corrente positivo. Questi elettroni fluiscono attraverso il dispositivo, un telefono o un carrello da golf, verso il collettore negativo e di nuovo nel catodo. Il flusso libero di elettroni all'interno della batteria è impedito dal separatore, costringendoli verso i contatti.

Quando si carica una batteria agli ioni di litio, il catodo rilascerà gli ioni di litio e si spostano verso l'anodo. Durante lo scarico, gli ioni di litio si spostano dall'anodo al catodo, che genera un flusso di corrente.

Quando sono state inventate le batterie agli ioni di litio?

Le batterie agli ioni di litio furono concepite per la prima volta negli anni '70 dal chimico inglese Stanley Whittingham. Durante i suoi esperimenti, gli scienziati hanno studiato vari chimici per una batteria che potrebbe ricaricarsi. Il suo primo processo ha coinvolto disolfuro di titanio e litio come elettrodi. Tuttavia, le batterie si corrono in cortocircuito ed esploderebbero.

Negli anni '80, un altro scienziato, John B. Goodenough, ha accettato la sfida. Poco dopo, Akira Yoshino, un chimico giapponese, iniziò a ricercare la tecnologia. Yoshino e Goodenough hanno dimostrato che il metallo di litio era la principale causa di esplosioni.

Negli anni '90, la tecnologia agli ioni di litio iniziò a guadagnare trazione, diventando rapidamente una fonte di energia popolare entro la fine del decennio. Ha segnato la prima volta che la tecnologia è stata commercializzata da Sony. Quella scarsa record di sicurezza delle batterie al litio ha spinto lo sviluppo di batterie agli ioni di litio.

Mentre le batterie al litio possono contenere una densità di energia più elevata, non sono sicure durante la ricarica e lo scarico. D'altra parte, le batterie agli ioni di litio sono abbastanza sicure da caricare e scaricare quando gli utenti aderiscono alle linee guida di sicurezza di base.

Qual è la migliore chimica degli ioni di litio?

Esistono numerosi tipi di chimiche a batteria agli ioni di litio. Quelli disponibili in commercio sono:

Litio Titanate
Ossido di alluminio cobalto di nichel di litio
Ossido di cobalto di manganese al litio nichel
Ossido di manganese al litio (LMO)
Ossido di cobalto di litio
Fosfato di ferro al litio (LifePO4)

Esistono numerosi tipi di sostanze chimiche per le batterie agli ioni di litio. Ognuno ha i suoi versioni e lati negativi. Tuttavia, alcuni sono adatti solo a casi d'uso specifici. Pertanto, il tipo che scegli dipenderà dalle tue esigenze di energia, budget, tolleranza alla sicurezza e caso d'uso specifico.

Tuttavia, le batterie LifePO4 sono l'opzione più disponibile in commercio. Queste batterie contengono un elettrodo in carbonio di grafite, che funge da anodo e fosfato come catodo. Hanno una lunga durata del ciclo fino a 10.000 cicli.

Inoltre, offrono un'ottima stabilità termica e possono gestire in sicurezza brevi oneri di domanda. Le batterie LifePO4 sono classificate per una soglia di fuga termica fino a 510 gradi Fahrenheit, il più alto di qualsiasi tipo di batteria agli ioni di litio disponibile in commercio.

Vantaggi delle batterie LifePo4

Rispetto agli acidi di piombo e ad altre batterie a base di litio, le batterie al fosfato di ferro al litio hanno un enorme vantaggio. Caricano e scaricano in modo efficiente, durano più a lungo e possono profondo cyCLEsenza perdere capacità. Questi vantaggi significano che le batterie offrono enormi risparmi sui costi nel corso della loro vita rispetto ad altri tipi di batterie. Di seguito è riportato uno sguardo ai vantaggi specifici di queste batterie nei veicoli di energia a bassa velocità e nelle attrezzature industriali.

Batteria LifePO4 in veicoli a bassa velocità

I veicoli elettrici a bassa velocità (LEV) sono veicoli a quattro ruote che pesano meno di 3000 libbre. Sono alimentati da batterie elettriche, il che le rende una scelta popolare per i carrelli da golf e altri usi ricreativi.

Quando si sceglie l'opzione della batteria per il tuo LEV, una delle considerazioni più importanti è la longevità. Ad esempio, i carrelli da golf alimentati a batteria dovrebbero avere abbastanza energia per guidare un campo da golf a 18 buche senza dover ricaricare.

Un'altra considerazione importante è il programma di manutenzione. Una buona batteria non dovrebbe richiedere alcuna manutenzione per garantire il massimo godimento della tua attività piacevole.

La batteria dovrebbe anche essere in grado di funzionare in varie condizioni meteorologiche. Ad esempio, dovrebbe permetterti di golf sia nel caldo estivo che in autunno quando le temperature scendono.

Una buona batteria dovrebbe anche arrivare con un sistema di controllo che garantisce che non si surriscalda o si raffredda troppo, degradando la sua capacità.

Uno dei migliori marchi che soddisfa tutte queste condizioni di base ma importanti è Roypow. La loro linea di batterie di litio LifePO4 è valutata per temperature da 4 ° F a 131 ° F. Le batterie sono dotate di un sistema di gestione delle batterie integrato e sono estremamente facili da installare.

Applicazioni industriali per batterie a ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio sono un'opzione popolare nelle applicazioni industriali. La chimica più comune utilizzata sono le batterie LifePO4. Alcune delle attrezzature più comuni per utilizzare queste batterie sono:

Carrelli elettorali stretti
Carrelli elevatori controbilanciati
Carrelli elevatori a 3 ruote
Walkie Stackers
Rider di fine e centrale

Ci sono molte ragioni per cui le batterie agli ioni di litio stanno crescendo in popolarità in contesti industriali. Quelli principali sono:

Alta capacità e longevità

Le batterie agli ioni di litio hanno una maggiore densità di energia e longevità rispetto alle batterie al piombo-acido. Possono pesare un terzo del peso e fornire la stessa produzione.

Il loro ciclo di vita è un altro grande vantaggio. Per un'operazione industriale, l'obiettivo è ridurre al minimo i costi ricorrenti a breve termine. Con le batterie agli ioni di litio, le batterie del carrello elevatore possono durare tre volte più lunghe, portando a enormi risparmi sui costi a lungo termine.

Possono anche operare a una profondità maggiore di scarico fino all'80% senza alcun impatto sulla loro capacità. Questo ha un altro vantaggio nei risparmi di tempo. Le operazioni non devono fermare a metà strada per scambiare batterie, il che può portare a migliaia di ore di uomo salvata per un periodo abbastanza grande.

Ricarica ad alta velocità

Con le batterie industriali di piombo-acido, il normale tempo di ricarica è di circa otto ore. Ciò equivale a un intero turno di 8 ore in cui la batteria non è disponibile per l'uso. Di conseguenza, un manager deve tenere conto di questo tempo di inattività e acquistare batterie extra.

Con le batterie LifePO4, non è una sfida. Un buon esempio è ilBatterie al litio di Roypow Industrial LifePo4, che caricano quattro volte più velocemente delle batterie al piombo. Un altro vantaggio è la capacità di rimanere efficiente durante la dimissione. Le batterie con acidi di piombo spesso subiscono un ritardo nelle prestazioni man mano che si scaricano.

Anche la linea di batterie industriali Roypow non ha problemi di memoria, grazie a un efficiente sistema di gestione delle batterie. Le batterie con acidi di piombo spesso soffrono di questo problema, il che può portare a un fallimento nella piena capacità.

Con il tempo, causa la solfatazione, che può tagliare la durata già breve a metà. Il problema si verifica spesso quando le batterie al piombo sono conservate senza carica completa. Le batterie al litio possono essere caricate a brevi intervalli e conservate a qualsiasi capacità superiore a zero senza problemi.

Sicurezza e maneggevolezza

Le batterie LifePO4 hanno un enorme vantaggio in ambienti industriali. Innanzitutto, hanno una grande stabilità termica. Queste batterie possono funzionare a temperature fino a 131 ° F senza subire danni. Le batterie di piombo acido perderebbero fino all'80% del loro ciclo di vita a una temperatura simile.

Un altro problema è il peso delle batterie. Per una capacità di batteria simile, le batterie al piombo pesano significativamente di più. In quanto tali, hanno spesso bisogno di apparecchiature specifiche e tempi di installazione più lunghi, che possono portare a meno ore di uomo trascorse per il lavoro.

Un altro problema è la sicurezza dei lavoratori. In generale, le batterie LiFEPO4 sono più sicure delle batterie al acido di piombo. Secondo le linee guida OSHA, le batterie di piombo acido devono essere conservate in una stanza speciale con attrezzature progettate per eliminare i fumi pericolosi. Ciò introduce un costo e complessità aggiuntivi in un'operazione industriale.

Conclusione

Le batterie agli ioni di litio hanno un chiaro vantaggio in ambienti industriali e per veicoli elettrici a bassa velocità. Durano più a lungo, di conseguenza risparmiando denaro degli utenti. Queste batterie sono anche una manutenzione zero, il che è particolarmente importante in un ambiente industriale in cui il risparmio sui costi è fondamentale.