Kas yra ličio jonų baterijos

Ličio jonų baterijos yra populiari akumuliatorių chemijos rūšis. Pagrindinis pranašumas, kurį siūlo šios baterijos, yra tai, kad jos yra įkraunamos. Dėl šios funkcijos jie randami daugelyje šiandien vartotojų įrenginių, kuriuose naudojama akumuliatorius. Juos galima rasti telefonuose, elektrinėse transporto priemonėse ir akumuliatoriais varomuose golfo vežimėliuose.

Kaip veikia ličio jonų baterijos?

Ličio jonų akumuliatoriai yra sudaryti iš vienos ar kelių ličio jonų ląstelių. Juose taip pat yra apsauginės plokštės, kuri užkirstų kelią per dideliam įkrovimui. Ląstelės vadinamos baterijomis, kurios buvo sumontuotos korpuse su apsaugine grandinės plokšte.

Ar ličio jonų baterijos yra tokios pačios kaip ličio baterijos?

Ne. Ličio baterija ir ličio jonų akumuliatorius yra labai skirtingi. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad pastarasis yra įkraunamas. Kitas didelis skirtumas yra galiojimo laikas. Ličio baterija gali trukti iki 12 metų nenaudojama, o ličio jonų akumuliatoriai turi galiojimo laiką iki 3 metų.

Kokie yra pagrindiniai ličio jonų baterijų komponentai

Ličio jonų ląstelės turi keturis pagrindinius komponentus. Tai yra:

Anodas

Anodas leidžia elektrai judėti iš akumuliatoriaus į išorinę grandinę. Įkraunant akumuliatorių, jis taip pat kaupia ličio jonus.

Katodas

Katodas lemia ląstelės talpą ir įtampą. Išleidžiant akumuliatorių, jis gamina ličio jonus.

Elektrolitas

Elektrolitas yra medžiaga, kuri yra ličio jonų kanalas judėti tarp katodo ir anodo. Jį sudaro druskos, priedai ir įvairūs tirpikliai.

Separatorius

Paskutinis ličio jonų ląstelės gabalas yra separatorius. Jis veikia kaip fizinė kliūtis, kad katodas ir anodas būtų atskirtas.

Ličio jonų akumuliatoriai veikia perkeldami ličio jonus iš katodo į anodą ir atvirkščiai per elektrolitą. Jonams judant, jie suaktyvina laisvus elektronus anode, sukurdami krūvį teigiamos srovės kolektoriuje. Šie elektronai teka per prietaisą, telefono ar golfo krepšį iki neigiamo kolektoriaus ir atgal į katodą. Separatorius užkirto kelią laisvam elektronų srautui akumuliatoriaus viduje, verčiant juos link kontaktų.

Kai įkraunate ličio jonų akumuliatorių, katodas išlaisvins ličio jonus ir jie juda anodo link. Išmetimo metu ličio jonai juda iš anodo į katodą, kuris sukuria srovės srautą.

Kada buvo išrastos ličio jonų baterijos?

Ličio jonų baterijas pirmiausia 70-aisiais sumanė anglų chemikas Stanley Whitingham. Eksperimentų metu mokslininkai ištyrė įvairias chemikalus akumuliatoriui, kuris galėtų įkrauti save. Pirmasis jo tyrimas apėmė titano disulfidą ir ličio kaip elektrodus. Tačiau baterijos trumpintų ir sprogtų.

Dešimtajame dešimtmetyje kitas mokslininkas Johnas B. Goodenough'as priėmė iššūkį. Netrukus po to, kai Japonijos chemikė Akira Yoshino pradėjo tyrimus apie technologiją. Yoshino ir Goodenough įrodė, kad pagrindinė sprogimų priežastis buvo ličio metalas.

Dešimtajame dešimtmetyje ličio jonų technologija pradėjo trauktis, greitai tapo populiariu energijos šaltiniu iki dešimtmečio pabaigos. Pirmą kartą tai pažymėjo, kad technologiją komercializavo „Sony“. Šis blogas ličio baterijų saugos įrašas paskatino ličio jonų baterijų kūrimą.

Nors ličio baterijos gali turėti didesnį energijos tankį, įkrovimo ir išleidimo metu jos yra nesaugios. Kita vertus, ličio jonų akumuliatoriai yra gana saugūs įkrauti ir išleisti, kai vartotojai laikosi pagrindinių saugos gairių.

Kokia yra geriausia ličio jonų chemija?

Yra daugybė ličio jonų akumuliatorių chemijos rūšių. Komerciškai prieinami:

Ličio titanatas
Ličio nikelio kobalto aliuminio oksidas
Ličio nikelio mangano kobalto oksidas
Ličio mangano oksidas (LMO)
Ličio kobalto oksidas
Ličio geležies fosfatas (LIFEPO4)

Yra daugybė ličio jonų baterijų chemijos rūšių. Kiekvienas iš jų turi savo pakilimus ir trūkumus. Tačiau kai kurie yra tinkami tik konkrečiems naudojimo atvejams. Iš esmės jūsų pasirinktas tipas priklausys nuo jūsų galios poreikių, biudžeto, tolerancijos saugos ir konkretaus naudojimo atvejo.

Tačiau „LifePo4“ baterijos yra labiausiai komerciškai prieinamas pasirinkimas. Šiose baterijose yra grafito anglies elektrodas, kuris tarnauja kaip anodas, o fosfatas - kaip katodas. Jie turi ilgą ciklo tarnavimo laiką iki 10 000 ciklų.

Be to, jie siūlo puikų šiluminį stabilumą ir gali saugiai sutvarkyti trumpus padidėjusius poreikius. „LiFEPO4“ baterijos yra įvertintos dėl šilumos bėgimo ribos iki 510 laipsnių Farenheito, kuris yra didžiausias iš bet kokio komerciškai prieinamo ličio jonų akumuliatoriaus tipo.

„LiFEPO4“ baterijų pranašumai

Palyginti su švino rūgštimi ir kitomis ličio pagrindu pagamintomis baterijomis, ličio geležies fosfato baterijos turi didžiulį pranašumą. Jie imasi ir išrašyti efektyviai, trukti ilgiau ir gali giliCleneprarandant pajėgumų. Šie pranašumai reiškia, kad baterijos siūlo didžiulį sutaupymą per visą jų gyvenimą, palyginti su kitais akumuliatorių tipais. Žemiau yra žvilgsnis į konkrečius šių baterijų pranašumus mažo greičio energijos transporto priemonėse ir pramoninėje įrangoje.

„LifePo4“ baterija mažo greičio transporto priemonėse

Mažo greičio elektrinės transporto priemonės (LEV) yra keturių ratų transporto priemonės, kurios sveria mažiau nei 3000 svarų. Jie maitinami elektrinėmis baterijomis, todėl jie yra populiarus pasirinkimas golfo vežimėliams ir kitoms pramoginėms reikmėms.

Rinkdamiesi savo LEV akumuliatoriaus parinktį, vienas iš svarbiausių aspektų yra ilgaamžiškumas. Pavyzdžiui, akumuliatoriais varomi golfo vežimėliai turėtų turėti pakankamai jėgų važiuoti aplink 18 duobučių golfo aikštyną, nereikia įkrauti.

Kitas svarbus aspektas yra techninės priežiūros grafikas. Norint užtikrinti maksimalų jūsų laisvalaikio aktyvumo malonumą, nereikėtų prižiūrėti, kad gera baterija neturėtų prižiūrėti.

Baterija taip pat turėtų sugebėti veikti įvairiomis oro sąlygomis. Pavyzdžiui, tai turėtų leisti golfui golfą tiek per vasarą, tiek rudenį, kai temperatūra krinta.

Gera baterija taip pat turėtų būti su valdymo sistema, užtikrinančia, kad ji per daug perkaistų ar per daug vėsintų, pablogina jo talpą.

Vienas geriausių prekės ženklų, atitinkančių visas šias pagrindines, bet svarbias sąlygas, yra „Roypow“. Jų LIFEPO4 ličio baterijų linija yra įvertinta nuo 4 ° F iki 131 ° F temperatūros. Baterijose yra įmontuota akumuliatorių valdymo sistema ir jas labai lengva įdiegti.

Ličio jonų baterijų pramoninės programos

Ličio jonų baterijos yra populiari pasirinkimas pramoninėse programose. Dažniausia naudojama chemija yra „Lifepo4“ baterijos. Kai kurios dažniausiai pasitaikančios įrangos, skirtos naudoti šias baterijas:

Siauras koridoriaus šakiniai krautuvai
Atsverti šakinius krautuvus
3 ratų šakiniai krautuvai
„Walkie“ krautuvai
Pabaigos ir centro motociklininkai

Yra daugybė priežasčių, kodėl ličio jonų baterijos populiarėja pramoninėje aplinkoje. Pagrindiniai yra:

Didelės talpos ir ilgaamžiškumo

Ličio jonų akumuliatoriai turi didesnį energijos tankį ir ilgaamžiškumą, palyginti su švino rūgšties baterijomis. Jie gali pasverti trečdalį svorio ir pateikti tą patį išėjimą.

Jų gyvenimo ciklas yra dar vienas svarbus pranašumas. Pramoninei operacijai tikslas yra kuo mažesnes trumpalaikes pasikartojančias išlaidas. Su ličio jonų akumuliatoriais „Forklift“ baterijos gali trukti tris kartus ilgiau, todėl ilgainiui sutaupys didžiulę išlaidų sutaupymą.

Jie taip pat gali veikti didesniame iki 80% išleidimo gylyje, neturėdami jokio poveikio jų pajėgumui. Tai turi dar vieną pranašumą sutaupant laiko. Operacijoms nereikia sustoti įpusėjus, kad būtų galima apsikeisti baterijomis, dėl kurių tūkstančiai žmogaus valandų gali sutaupyti per pakankamai didelį laikotarpį.

Greitaeigis įkrovimas

Naudojant pramoninių švino rūgšties baterijas, įprastas įkrovimo laikas yra maždaug aštuonios valandos. Tai prilygsta visai 8 valandų pamainai, kai akumuliatoriaus negalima naudoti. Todėl vadovas turi atsiskaityti už šią prastovą ir nusipirkti papildomų baterijų.

Su „LifePo4“ baterijomis tai nėra iššūkis. Geras pavyzdys yra„Roypow Industrial Lifepo4“ ličio baterijos, kurie įkrauna keturis kartus greičiau nei švino rūgšties baterijos. Kitas pranašumas yra gebėjimas išlikti efektyviam išleidimo metu. Švino rūgšties baterijos dažnai patiria veikimo atsilikimą, nes jos išleidžiamos.

Dėl efektyvios akumuliatorių valdymo sistemos „Roypow“ pramoninių baterijų linija taip pat neturi atminties problemų. Švino rūgšties baterijos dažnai kenčia nuo šios problemos, dėl kurios nesugebėjimas pasiekti visiškos talpos.

Laikui bėgant, jis sukelia sulfaciją, kuri per pusę gali sumažinti jų jau trumpą gyvenimo trukmę. Problema dažnai iškyla, kai švino rūgšties baterijos laikomos be visiško įkrovimo. Ličio baterijos gali būti įkraunamos trumpais intervalais ir be jokių problemų saugomos bet kokioje talpoje, viršijančioje nulį.

Saugumas ir tvarkymas

„LifePo4“ baterijos turi didžiulį pranašumą pramoninėje aplinkoje. Pirma, jie turi puikų šiluminį stabilumą. Šios baterijos gali veikti iki 131 ° F temperatūros, nepažeisdamos jokios žalos. Švino rūgšties baterijos panašioje temperatūroje prarastų iki 80% jų gyvenimo ciklo.

Kita problema yra baterijų svoris. Panaši akumuliatoriaus talpa švino rūgšties baterijos sveria žymiai daugiau. Iš esmės jiems dažnai reikia konkrečios įrangos ir ilgesnio montavimo laiko, dėl kurio gali būti mažiau žmogaus valandos, praleistos darbui.

Kita problema yra darbuotojų saugumas. Apskritai, „LifePo4“ baterijos yra saugesnės nei švino rūgšties baterijos. Remiantis OSHA gairėmis, švino rūgšties baterijos turi būti laikomos specialioje patalpoje su įranga, skirta pašalinti pavojingus dūmus. Tai įveda papildomas išlaidas ir sudėtingumą pramonėje.

Išvada

Ličio jonų akumuliatoriai turi aiškų pranašumą pramoninėse vietose ir mažo greičio elektrinėms transporto priemonėms. Jie trunka ilgiau, todėl taupo vartotojų pinigus. Šios baterijos taip pat nėra prižiūrimas, o tai ypač svarbu pramoninėje aplinkoje, kur labai svarbu taupyti sąnaudas.