Литий-иондук батарейкалар деген эмне

Литий-иондук батарейкалар батарея химиясынын популярдуу түрү болуп саналат. Бул батарейкалардын негизги артыкчылыгы - кайра заряддоого болот. Бул өзгөчөлүктөн улам алар бүгүнкү күндө батарейканы колдонгон көпчүлүк керектөөчү аппараттарда кездешет. Аларды телефондордон, электр унааларынан жана аккумулятор менен иштеген гольф арабаларынан тапса болот.

Литий-иондук батарейкалар кантип иштейт?

Литий-иондук батарейкалар бир же бир нече литий-иондук клеткалардан турат. Алар ошондой эле ашыкча заряддоону алдын алуу үчүн коргоочу схемаларды камтыйт. Клеткалар коргоочу схемасы бар корпуска орнотулгандан кийин батареялар деп аталат.

Литий-иондук батарейкалар литий батареялары менен бирдейби?

Жок. Литий батареясы менен литий-иондук батарейка бир топ айырмаланат. Негизги айырмасы - акыркылары кайра заряддоого болот. Дагы бир негизги айырмачылык - сактоо мөөнөтү. Литий батареясы 12 жылга чейин иштесе, литий-иондук батарейкалардын жарактуулук мөөнөтү 3 жылга чейин жетет.

Литий-иондук батарейкалардын негизги компоненттери кандай

Литий-иондук клеткалар төрт негизги компоненттен турат. Булар:

Анод

Анод электрдин батареядан тышкы чынжырга өтүшүнө мүмкүндүк берет. Ал ошондой эле батареяны заряддоодо литий иондорун сактайт.

Катод

Катод клетканын кубаттуулугун жана чыңалуусун аныктайт. Батареяны зарядсыздандырып жатканда литий иондорун өндүрөт.

Электролит

Электролит - бул литий иондорунун катод менен аноддун ортосунда өтүү үчүн өткөргүч катары кызмат кылган материал. Ал туздардан, кошумчалардан жана ар кандай эриткичтерден турат.

Сепаратор

Литий-иондук клетканын акыркы бөлүгү сепаратор болуп саналат. Ал катод менен анодду бөлүп туруу үчүн физикалык тоскоолдук катары иштейт.

Литий-иондук батареялар литий иондорун катоддон анодго жана тескерисинче электролит аркылуу жылдыруу менен иштейт. Иондор кыймылдаганда аноддогу бош электрондорду активдештирип, оң токтун коллекторунда заряд түзүшөт. Бул электрондор аппарат, телефон же гольф арабасы аркылуу терс коллекторго агып, кайра катодго кирет. Батареянын ичиндеги электрондордун эркин агымы сепаратор тарабынан тоскоол болуп, аларды контакттарга мажбурлайт.

Литий-иондук батарейканы заряддаганда, катод литий иондорун бошотуп, алар анодду көздөй жылат. Заряддоодо литий иондору аноддон токтун агымын пайда кылган катодго өтөт.

Литий-иондук батарейкалар качан пайда болгон?

Литий-иондук батарейкаларды биринчи жолу 70-жылдары англиялык химик Стэнли Уиттингем ойлоп тапкан. Эксперименттердин жүрүшүндө илимпоздор өзүн-өзү заряддай ала турган батареянын ар кандай химиялык ыкмаларын изилдешкен. Анын биринчи сыноосу электроддор катары титан дисульфиди менен литийди камтыган. Бирок, батарейкалар кыска туташуу болуп, жарылып кетмек.

80-жылдары дагы бир илимпоз Джон Б. Көп өтпөй жапон химиги Акира Йошино технологияны изилдөөгө киришти. Йошино менен Гуденоу литий металлы жарылуунун негизги себеби экенин далилдешти.

90-жылдары, литий-ион технологиясы тез эле он жылдыктын акырына карата популярдуу энергия булагы болуп, тартыла баштады. Бул технология биринчи жолу Sony тарабынан коммерциялаштырылганын белгиледи. Литий батарейкаларынын начар коопсуздук рекорду литий-иондук батарейкалардын өнүгүшүнө түрткү болду.

Литий батарейкалар жогорку энергия тыгыздыгын кармай алат, бирок алар заряддоо жана разряд учурунда кооптуу. Башка жагынан алганда, литий-иондук батарейкалар колдонуучулар негизги коопсуздук эрежелерин сактаганда заряддоо жана кубаттоо үчүн абдан коопсуз.

Эң мыкты литий-ион химиясы деген эмне?

Литий-иондук батареянын химиясынын көптөгөн түрлөрү бар. Коммерциялык жактан жеткиликтүү болуп төмөнкүлөр саналат:

Литий титанаты
Литий никель кобальт алюминий оксиди
Литий никель марганец кобальт оксиди
Литий марганец оксиди (LMO)
Литий кобальт оксиди
Литий темир фосфаты (LiFePO4)

Литий-иондук батарейкалар үчүн химиянын көптөгөн түрлөрү бар. Ар биринин оң жана терс жактары бар. Бирок, кээ бир учурларда гана ылайыктуу болуп саналат. Демек, сиз тандаган түр сиздин электр энергиясына, бюджетке, коопсуздукка сабырдуулукка жана колдонуунун конкреттүү абалына жараша болот.

Бирок, LiFePO4 батарейкалары коммерциялык жактан эң жеткиликтүү вариант болуп саналат. Бул батареяларда анод катары кызмат кылган графит көмүртек электрод жана катод катары фосфат бар. Алар 10 000 циклге чейин узак циклге ээ.

Андан тышкары, алар чоң жылуулук туруктуулукту сунуштайт жана суроо-талаптын кыска толкундарын коопсуз көтөрө алышат. LiFePO4 батарейкалары 510 градуска чейинки жылуулуктун босогосуна бааланат, бул коммерциялык литий-иондук батарейканын түрлөрүнүн эң жогоркусу.

LiFePO4 батареяларынын артыкчылыктары

коргошун кислотасы жана башка литий-негизделген батареялар менен салыштырганда, литий темир фосфат батарейкалар зор артыкчылыкка ээ. Алар эффективдүү заряддалып, разряддалат, узакка созулат жана тереңдете алатcleкубаттуулугун жоготпостон. Бул артыкчылыктар батарейкалар башка батарейканын түрлөрүнө салыштырмалуу өмүр бою чоң чыгымдарды үнөмдөйт дегенди билдирет. Төмөндө аз ылдамдыктагы электр унааларында жана өнөр жай жабдууларында бул батареялардын өзгөчө артыкчылыктарын карап көрөлү.

Төмөн ылдамдыктагы унааларда LiFePO4 батареясы

Төмөн ылдамдыктагы электр унаалары (LEVs) салмагы 3000 фунттан аз болгон төрт дөңгөлөктүү унаалар. Алар электр батарейкалары менен иштейт, бул аларды гольф арабалары жана башка көңүл ачуу үчүн популярдуу тандоого айлантат.

Сиздин LEV үчүн батарейканын параметрин тандап жатканда, абдан маанилүү ойлордун бири - узак өмүр. Мисалы, батарея менен иштеген гольф арабалары 18 тешиктүү гольф аянтчасын кайра заряддабастан айдоо үчүн жетиштүү күчкө ээ болушу керек.

Дагы бир маанилүү жагдай - тейлөө тартиби. Жакшы батарейка сиздин жайбаракат ишиңизден максималдуу ырахат алуу үчүн эч кандай тейлөөнү талап кылбашы керек.

Батарея ошондой эле ар кандай аба ырайынын шарттарында иштей алышы керек. Мисалы, ал жайкы ысыкта да, температура төмөндөп кеткен күздө да гольф ойноого мүмкүндүк бериши керек.

Жакшы батарейка ошондой эле анын кубаттуулугун начарлатып, ашыкча ысып же муздабай турган башкаруу системасы менен келиши керек.

Бул негизги, бирок маанилүү шарттардын баарына жооп берген мыкты бренддердин бири - ROYPOW. Алардын LiFePO4 литий батарейкалары 4°Fтен 131°Fге чейинки температурага ылайыкталган. Батареялар орнотулган батарейканы башкаруу системасы менен келет жана орнотуу өтө оңой.

Литий-иондук батарейкалар үчүн өнөр жай колдонмолору

Литий-иондук батарейкалар өнөр жай колдонмолорунда популярдуу вариант болуп саналат. Эң кеңири колдонулган химия LiFePO4 батареялары. Бул батарейкаларды колдонуу үчүн кеңири таралган жабдуулардын айрымдары:

Тар өтмөктөгү жүк көтөргүчтөр
Каршы салмактуу жүк көтөргүчтөр
3 дөңгөлөктүү жүк көтөргүчтөр
Волки стакерлер
Аяктоочу жана борбордук атчандар

Литий-иондук батарейкалардын өнөр жай жайларында популярдуулугу өсүп жаткандыгынын көптөгөн себептери бар. Алардын негизгилери:

Жогорку кубаттуулук жана узак мөөнөттүү

Литий-иондук батарейкалар коргошун-кислота батарейкаларына салыштырмалуу көбүрөөк энергия тыгыздыгы жана узак мөөнөткө ээ. Алар салмагынын үчтөн бир бөлүгүн таразалап, ошол эле продукцияны бере алышат.

Алардын жашоо цикли дагы бир негизги артыкчылыгы болуп саналат. Өнөр жай операциясы үчүн максат - кыска мөөнөттүү кайталануучу чыгымдарды минимумга чейин сактоо. Литий-иондук батарейкалар менен жүк көтөрүүчү батарейкалар үч эсе узакка созулат, бул узак мөөнөттүү келечекте чоң чыгымдарды үнөмдөөгө алып келет.

Алар ошондой эле кубаттуулугуна эч кандай таасир этпестен 80% га чейин чоңураак разрядда иштей алышат. Бул убакытты үнөмдөө боюнча дагы бир артыкчылыгы бар. Батареяларды алмаштыруу үчүн операцияларды орто жолдо токтотуунун кереги жок, бул жетиштүү убакыттын ичинде миңдеген адам-сааттарды үнөмдөөгө алып келиши мүмкүн.

Жогорку ылдамдыктагы заряддоо

Өнөр жай коргошун-кислота батареялары менен нормалдуу заряддоо убактысы сегиз сааттын тегерегинде. Бул батарейканы колдонуу үчүн жеткиликсиз болгон 8 сааттык нөөмөткө барабар. Демек, менеджер бул иштебей калган убакытты эсепке алып, кошумча батареяларды сатып алышы керек.

LiFePO4 батарейкалар менен, бул кыйынчылык эмес. Жакшы мисал болуп саналатROYPOW өнөр жай LifePO4 литий батареялары, алар коргошун-кислота батареяларына караганда төрт эсе тез заряддалат. Дагы бир артыкчылыгы - разряд учурунда натыйжалуу бойдон калуу мүмкүнчүлүгү. Коргошун кислотасынын батарейкалары көбүнчө иштебей калууда, алар разрядданат.

Өнөр жай батарейкаларынын ROYPOW линиясында батарейканы натыйжалуу башкаруу тутумунун аркасында эстутум көйгөйлөрү да жок. Коргошун кислотасынын батарейкалары көп учурда бул маселеден жапа чегишет, бул толук кубаттуулукка жетпей калышына алып келиши мүмкүн.

Убакыттын өтүшү менен ал сульфацияны пайда кылат, бул алардын ансыз да кыска өмүрүн жарымына кыскартат. Маселе көбүнчө коргошун кислотасы батарейкалары толук зарядсыз сакталганда пайда болот. Литий батареялары кыска аралыкта заряддалып, нөлдөн жогору каалаган кубаттуулукта эч кандай көйгөйсүз сакталат.

Коопсуздук жана иштетүү

LiFePO4 батарейкалары өнөр жай шарттарында чоң артыкчылыкка ээ. Биринчиден, алар чоң жылуулук туруктуулугуна ээ. Бул батарейкалар 131°F чейин температурада эч кандай зыян тартпастан иштей алат. Коргошун кислотасынын батарейкалары ушундай температурада жашоо циклинин 80% жоготот.

Дагы бир маселе - батареялардын салмагы. Окшош батарейканын кубаттуулугу үчүн коргошун кислотасынын батарейкаларынын салмагы бир топ жогору. Ошентип, алар көп учурда атайын жабдууларды жана узак орнотуу убактысын талап кылат, бул жумушка азыраак адам-саат сарпташы мүмкүн.

Дагы бир маселе жумушчулардын коопсуздугу. Жалпысынан алганда, LiFePO4 батареялары коргошун-кислота батареяларына караганда коопсузураак. OSHA көрсөтмөлөрүнө ылайык, коргошун кислотасы батарейкалар коркунучтуу түтүндөрдү жок кылуу үчүн арналган жабдуулар менен атайын бөлмөдө сакталышы керек. Бул өнөр жай операциясына кошумча чыгымдарды жана татаалдыкты киргизет.

Корутунду

Литий-иондук батарейкалар өнөр жай шарттарында жана аз ылдамдыктагы электр унаалары үчүн ачык артыкчылыкка ээ. Алар узакка созулат, демек, колдонуучулардын акчасын үнөмдөйт. Бул батарейкалар ошондой эле нөлдүк тейлөө болуп саналат, бул өзгөчө маанилүү болгон өнөр жай шартында чыгымдарды үнөмдөө эң маанилүү.