Што се литиум јонски батерии

Литиум-јонските батерии се популарен тип на хемија на батериите. Главната предност што ја нудат овие батерии е тоа што се полнат. Поради оваа карактеристика, тие се наоѓаат во повеќето потрошувачки уреди денес кои користат батерија. Може да се најдат во телефони, електрични возила и голф колички на батерии.

Како работат литиум-јонските батерии?

Литиум-јонските батерии се составени од една или повеќе литиум-јонски ќелии. Тие исто така содржат и заштитно коло за да се спречи преполнување. Ќелиите се нарекуваат батерии штом ќе се инсталираат во куќиште со заштитно коло.

Дали литиум-јонските батерии се исти како литиумските батерии?

Не. Литиумската и литиум-јонската батерија се многу различни. Главната разлика е во тоа што вторите се полнат. Друга голема разлика е рокот на траење. Литиумската батерија може да трае до 12 години неискористена, додека литиум-јонските батерии имаат рок на траење до 3 години.

Кои се клучните компоненти на литиум јонските батерии

Литиум-јонските клетки имаат четири главни компоненти. Тоа се:

Анода

Анодата дозволува струјата да се движи од батеријата до надворешно коло. Исто така, складира литиумски јони при полнење на батеријата.

Катода

Катодата е она што го одредува капацитетот и напонот на ќелијата. Произведува литиумски јони при празнење на батеријата.

Електролит

Електролитот е материјал кој служи како канал за движење на јоните на литиум помеѓу катодата и анодата. Се состои од соли, адитиви и разни растворувачи.

Сепараторот

Последното парче во литиум-јонската ќелија е сепараторот. Тој делува како физичка бариера за да ги одвои катодата и анодата.

Литиум-јонските батерии работат со движење на литиумските јони од катодата до анодата и обратно преку електролитот. Како што се движат јоните, тие ги активираат слободните електрони во анодата, создавајќи полнење кај колекторот на позитивна струја. Овие електрони течат низ уредот, телефон или голф, до негативниот колектор и назад во катодата. Слободниот проток на електрони во внатрешноста на батеријата го спречува сепараторот, присилувајќи ги кон контактите.

Кога полните литиум-јонска батерија, катодата ќе ослободи литиумски јони и тие се движат кон анодата. При празнење, јоните на литиум се движат од анодата до катодата, што генерира проток на струја.

Кога биле измислени литиум-јонските батерии?

Литиум-јонските батерии за прв пат беа замислени во 70-тите од англискиот хемичар Стенли Витингем. За време на неговите експерименти, научниците истражувале различни хемикалии за батерија која може сама да се наполни. Неговото прво испитување вклучуваше титаниум дисулфид и литиум како електроди. Сепак, батериите ќе се скратат и ќе експлодираат.

Во 80-тите, друг научник, Џон Б. Гуденаф, го прифати предизвикот. Набргу потоа, Акира Јошино, јапонски хемичар, започна со истражување на технологијата. Јошино и Гуденаф докажаа дека литиум металот е главната причина за експлозиите.

Во 90-тите, литиум-јонската технологија почна да добива на сила, брзо стана популарен извор на енергија до крајот на деценијата. Тоа го означи првиот пат кога технологијата беше комерцијализирана од Sony. Таа лоша безбедносна евиденција на литиумските батерии го поттикна развојот на литиум-јонските батерии.

Додека литиумските батерии можат да имаат поголема густина на енергија, тие се небезбедни при полнење и празнење. Од друга страна, литиум-јонските батерии се сосема безбедни за полнење и празнење кога корисниците се придржуваат до основните безбедносни упатства.

Која е најдобрата хемија на литиум јони?

Постојат бројни типови на хемикалии на литиум-јонски батерии. Комерцијално достапните се:

Литиум титанат
Литиум никел кобалт алуминиум оксид
Литиум никел манган кобалт оксид
Литиум манган оксид (LMO)
Литиум кобалт оксид
Литиум железо фосфат (LiFePO4)

Постојат бројни видови хемикалии за литиум-јонски батерии. Секој од нив има свои добрите и лошите страни. Сепак, некои се погодни само за специфична употреба. Како таков, типот што ќе го изберете ќе зависи од вашите потреби за енергија, буџет, безбедносна толеранција и специфичен случај на употреба.

Сепак, LiFePO4 батериите се најкомерцијално достапната опција. Овие батерии содржат графитна јаглеродна електрода, која служи како анода и фосфат како катода. Тие имаат долг век на циклус до 10.000 циклуси.

Дополнително, тие нудат голема термичка стабилност и можат безбедно да се справат со кратките бранови на побарувачката. Батериите LiFePO4 се оценети за термички праг до 510 степени целзиусови, највисок од сите комерцијално достапни литиум-јонски батерии.

Предности на батериите LiFePO4

Во споредба со оловната киселина и другите батерии на база на литиум, батериите со литиум железо фосфат имаат огромна предност. Тие ефикасно се полнат и испуштаат, траат подолго и можат длабоко да замрзнатcleбез губење на капацитетот. Овие предности значат дека батериите нудат огромни заштеди во текот на нивниот животен век во споредба со другите типови батерии. Подолу е поглед на специфичните предности на овие батерии кај возилата со мала брзина и индустриската опрема.

LiFePO4 батерија во возила со мала брзина

Електричните возила со мала брзина (LEVs) се возила на четири тркала кои тежат помалку од 3000 фунти. Тие се напојуваат со електрични батерии, што ги прави популарен избор за колички за голф и други рекреативни намени.

Кога ја избирате опцијата за батерија за вашиот LEV, едно од најважните размислувања е долговечноста. На пример, количките за голф што се напојуваат со батерии треба да имаат доволно енергија за да возат околу терен за голф со 18 дупки без да мора да се полнат.

Друга важна грижа е распоредот за одржување. Добрата батерија не треба да бара одржување за да обезбеди максимално уживање во вашата лежерна активност.

Батеријата исто така треба да може да работи во различни временски услови. На пример, треба да ви овозможи да играте голф и во летните горештини и на есен кога температурите паѓаат.

Добрата батерија треба да доаѓа и со контролен систем кој гарантира дека не се прегрее или лади премногу, со што ќе го наруши нејзиниот капацитет.

Еден од најдобрите брендови што ги исполнува сите овие основни, но важни услови е ROYPOW. Нивната линија на литиумски батерии LiFePO4 се оценети за температури од 4°F до 131°F. Батериите доаѓаат со вграден систем за управување со батерии и се екстремно лесни за инсталирање.

Индустриски апликации за литиум-јонски батерии

Литиум-јонските батерии се популарна опција во индустриските апликации. Најчеста хемија што се користи е батериите LiFePO4. Некои од најчестите опрема за користење на овие батерии се:

Вилушкари со тесен премин
Контрабалансирани вилушкари
Вилушкари со 3 тркала
Сложувалки за воки
Крајни и централни возачи

Постојат многу причини зошто литиум-јонските батерии се зголемуваат во популарност во индустриските услови. Главните се:

Висок капацитет и долговечност

Литиум-јонските батерии имаат поголема енергетска густина и долготрајност во споредба со оловните батерии. Тие можат да тежат една третина од тежината и да го испорачаат истиот резултат.

Нивниот животен циклус е уште една голема предност. За индустриско работење, целта е краткорочните повторливи трошоци да се сведат на минимум. Со литиум-јонски батерии, батериите на виљушкар може да траат три пати подолго, што ќе доведе до огромни заштеди на трошоците на долг рок.

Тие исто така можат да работат на поголема длабочина на празнење до 80% без никакво влијание врз нивниот капацитет. Тоа има уште една предност во заштедата на време. Операциите не треба да застанат на средина за да ги заменат батериите, што може да доведе до заштеда на илјадници работни часови во доволно голем период.

Полнење со голема брзина

Кај индустриските оловно-киселински батерии, нормалното време на полнење е околу осум часа. Тоа е еднакво на цела 8-часовна смена каде што батеријата е недостапна за употреба. Следствено, менаџерот мора да го земе предвид овој прекин и да купи дополнителни батерии.

Со батериите LiFePO4, тоа не е предизвик. Добар пример еROYPOW индустриски литиумски батерии LifePO4, кои се полнат четири пати побрзо од оловните батерии. Друга придобивка е способноста да се остане ефикасен за време на празнењето. Оловните киселински батерии честопати имаат заостанување во перформансите додека се празнеат.

Линијата на индустриски батерии ROYPOW исто така нема проблеми со меморијата, благодарение на ефикасниот систем за управување со батериите. Оловните киселински батерии често страдаат од овој проблем, што може да доведе до неуспех да се достигне полн капацитет.

Со текот на времето, предизвикува сулфација, што може да го намали нивниот и онака краток животен век на половина. Проблемот често се јавува кога батериите со оловна киселина се чуваат без целосно полнење. Литиумските батерии може да се полнат на кратки интервали и да се чуваат со кој било капацитет над нулата без никакви проблеми.

Безбедност и ракување

Батериите LiFePO4 имаат огромна предност во индустриските поставки. Прво, тие имаат голема термичка стабилност. Овие батерии можат да работат на температури до 131°F без да претрпат никакво оштетување. Оловните киселински батерии би изгубиле до 80% од својот животен циклус на слична температура.

Друг проблем е тежината на батериите. За сличен капацитет на батеријата, батериите со оловна киселина тежат значително повеќе. Како такви, тие често имаат потреба од специфична опрема и подолго време за инсталација, што може да доведе до помалку работни часови потрошени на работа.

Друго прашање е безбедноста на работниците. Општо земено, LiFePO4 батериите се побезбедни од оловните батерии. Според упатствата на OSHA, оловните киселински батерии мора да се чуваат во посебна просторија со опрема дизајнирана да ги елиминира опасните испарувања. Тоа воведува дополнителни трошоци и сложеност во индустриското работење.

Заклучок

Литиум-јонските батерии имаат јасна предност во индустриските поставки и за електричните возила со мала брзина. Тие траат подолго, со што се заштедуваат пари на корисниците. Овие батерии се исто така нула за одржување, што е особено важно во индустриски услови каде што заштедата на трошоците е најважна.