Apakah Bateri Litium Ion

Bateri litium-ion ialah jenis kimia bateri yang popular. Kelebihan utama yang ditawarkan oleh bateri ini ialah ia boleh dicas semula. Disebabkan ciri ini, ia ditemui dalam kebanyakan peranti pengguna hari ini yang menggunakan bateri. Ia boleh didapati dalam telefon, kenderaan elektrik dan kereta golf berkuasa bateri.

Bagaimanakah Bateri Litium-Ion Berfungsi?

Bateri litium-ion terdiri daripada satu atau beberapa sel litium-ion. Ia juga mengandungi papan litar pelindung untuk mengelakkan pengecasan berlebihan. Sel-sel itu dipanggil bateri sebaik sahaja dipasang dalam selongsong dengan papan litar pelindung.

Adakah Bateri Litium-Ion Sama Dengan Bateri Litium?

Tidak. Bateri litium dan bateri litium-ion adalah jauh berbeza. Perbezaan utama ialah yang terakhir boleh dicas semula. Satu lagi perbezaan utama ialah jangka hayat. Bateri litium boleh bertahan sehingga 12 tahun tanpa digunakan, manakala bateri litium-ion mempunyai jangka hayat sehingga 3 tahun.

Apakah Komponen Utama Bateri Litium Ion

Sel litium-ion mempunyai empat komponen utama. Ini adalah:

Anod

Anod membolehkan elektrik bergerak dari bateri ke litar luaran. Ia juga menyimpan ion litium semasa mengecas bateri.

Katod

Katod adalah apa yang menentukan kapasiti dan voltan sel. Ia menghasilkan ion litium semasa menyahcas bateri.

Elektrolit

Elektrolit adalah bahan, yang berfungsi sebagai saluran untuk ion litium bergerak antara katod dan anod. Ia terdiri daripada garam, bahan tambahan, dan pelbagai pelarut.

Pemisah

Bahagian terakhir dalam sel litium-ion ialah pemisah. Ia bertindak sebagai penghalang fizikal untuk memisahkan katod dan anod.

Bateri litium-ion berfungsi dengan menggerakkan ion litium dari katod ke anod dan sebaliknya melalui elektrolit. Apabila ion bergerak, mereka mengaktifkan elektron bebas dalam anod, mewujudkan cas pada pengumpul arus positif. Elektron ini mengalir melalui peranti, telefon atau kereta golf, ke pengumpul negatif dan kembali ke katod. Aliran bebas elektron di dalam bateri dihalang oleh pemisah, memaksa mereka ke arah kenalan.

Apabila anda mengecas bateri litium-ion, katod akan melepaskan ion litium, dan ia bergerak ke arah anod. Apabila nyahcas, ion litium bergerak dari anod ke katod, yang menghasilkan aliran arus.

Bilakah Bateri Litium-Ion Dicipta?

Bateri litium-ion pertama kali dihasilkan pada tahun 70-an oleh ahli kimia Inggeris Stanley Whittingham. Semasa eksperimennya, saintis menyiasat pelbagai kimia untuk bateri yang boleh mengecas sendiri. Percubaan pertamanya melibatkan titanium disulfida dan litium sebagai elektrod. Walau bagaimanapun, bateri akan litar pintas dan meletup.

Pada tahun 80-an, seorang lagi saintis, John B. Goodenough, menyahut cabaran itu. Tidak lama kemudian, Akira Yoshino, seorang ahli kimia Jepun, memulakan penyelidikan ke dalam teknologi. Yoshino dan Goodenough membuktikan bahawa logam litium adalah punca utama letupan.

Pada tahun 90-an, teknologi litium-ion mula mendapat daya tarikan, dengan cepat menjadi sumber kuasa yang popular menjelang akhir dekad. Ia menandakan kali pertama teknologi itu dikomersialkan oleh Sony. Rekod keselamatan bateri litium yang lemah itu mendorong pembangunan bateri litium-ion.

Walaupun bateri litium boleh menampung ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, ia tidak selamat semasa pengecasan dan pelepasan. Sebaliknya, bateri litium-ion agak selamat untuk dicas dan dinyahcas apabila pengguna mematuhi garis panduan keselamatan asas.

Apakah Kimia Litium Ion Terbaik?

Terdapat pelbagai jenis bahan kimia bateri lithium-ion. Yang tersedia secara komersial ialah:

Litium Titanate
Litium Nikel Kobalt Aluminium Oksida
Litium Nikel Mangan Kobalt Oksida
Litium Mangan Oksida (LMO)
Litium Kobalt Oksida
Litium Besi Fosfat (LiFePO4)

Terdapat banyak jenis kimia untuk bateri litium-ion. Setiap satunya ada kelebihan dan kekurangannya. Walau bagaimanapun, sesetengahnya hanya sesuai untuk kes penggunaan tertentu. Oleh itu, jenis yang anda pilih akan bergantung pada keperluan kuasa anda, belanjawan, toleransi keselamatan dan kes penggunaan khusus.

Walau bagaimanapun, bateri LiFePO4 adalah pilihan yang paling tersedia secara komersial. Bateri ini mengandungi elektrod karbon grafit, yang berfungsi sebagai anod, dan fosfat sebagai katod. Mereka mempunyai hayat kitaran yang panjang sehingga 10,000 kitaran.

Selain itu, ia menawarkan kestabilan haba yang hebat dan boleh mengendalikan lonjakan pendek dalam permintaan dengan selamat. Bateri LiFePO4 dinilai untuk ambang pelarian haba sehingga 510 darjah Fahrenheit, yang tertinggi daripada mana-mana jenis bateri litium-ion yang tersedia secara komersial.

Kelebihan Bateri LiFePO4

Berbanding dengan asid plumbum dan bateri berasaskan litium lain, bateri fosfat besi litium mempunyai kelebihan yang besar. Mereka mengecas dan menyahcas dengan cekap, tahan lebih lama, dan boleh dalam cycletanpa kehilangan kapasiti. Kelebihan ini bermakna bahawa bateri menawarkan penjimatan kos yang besar sepanjang hayatnya berbanding dengan jenis bateri lain. Di bawah ialah melihat kelebihan khusus bateri ini dalam kenderaan berkuasa rendah dan peralatan industri.

Bateri LiFePO4 Dalam Kenderaan Kelajuan Rendah

Kenderaan elektrik berkelajuan rendah (LEV) ialah kenderaan beroda empat yang beratnya kurang daripada 3000 paun. Ia dikuasakan oleh bateri elektrik, yang menjadikannya pilihan popular untuk kereta golf dan kegunaan rekreasi lain.

Apabila memilih pilihan bateri untuk LEV anda, salah satu pertimbangan yang paling penting ialah jangka hayat. Sebagai contoh, kereta golf berkuasa bateri harus mempunyai kuasa yang mencukupi untuk memandu di sekitar padang golf 18 lubang tanpa perlu mengecas semula.

Satu lagi pertimbangan penting ialah jadual penyelenggaraan. Bateri yang baik seharusnya tidak memerlukan penyelenggaraan untuk memastikan keseronokan maksimum aktiviti santai anda.

Bateri juga harus boleh beroperasi dalam keadaan cuaca yang berbeza-beza. Sebagai contoh, ia sepatutnya membolehkan anda bermain golf pada musim panas dan pada musim luruh apabila suhu menurun.

Bateri yang baik juga harus disertakan dengan sistem kawalan yang memastikan ia tidak terlalu panas atau sejuk terlalu banyak, merendahkan kapasitinya.

Salah satu jenama terbaik yang memenuhi semua syarat asas tetapi penting ini ialah ROYPOW. Barisan bateri litium LiFePO4 mereka dinilai untuk suhu 4°F hingga 131°F. Bateri datang dengan sistem pengurusan bateri terbina dalam dan sangat mudah dipasang.

Aplikasi Perindustrian untuk Bateri Litium Ion

Bateri litium-ion adalah pilihan yang popular dalam aplikasi perindustrian. Kimia yang paling biasa digunakan ialah bateri LiFePO4. Beberapa peralatan yang paling biasa untuk menggunakan bateri ini ialah:

Forklift lorong sempit
Forklift seimbang
Forklift 3 Roda
Penyusun walkie
Penunggang akhir dan tengah

Terdapat banyak sebab mengapa bateri ion litium semakin popular dalam tetapan industri. Yang utama ialah:

Kapasiti Tinggi Dan Panjang Umur

Bateri litium-ion mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih besar dan tahan lama berbanding bateri asid plumbum. Mereka boleh menimbang satu pertiga daripada berat dan memberikan output yang sama.

Kitaran hidup mereka adalah satu lagi kelebihan utama. Untuk operasi perindustrian, matlamatnya adalah untuk memastikan kos berulang jangka pendek pada tahap minimum. Dengan bateri litium-ion, bateri forklift boleh bertahan tiga kali lebih lama, yang membawa kepada penjimatan kos yang besar dalam jangka masa panjang.

Mereka juga boleh beroperasi pada kedalaman nyahcas yang lebih besar sehingga 80% tanpa sebarang kesan ke atas kapasitinya. Itu mempunyai kelebihan lain dalam penjimatan masa. Operasi tidak perlu berhenti di tengah jalan untuk menukar bateri, yang boleh menyebabkan beribu-ribu jam kerja disimpan dalam tempoh yang cukup besar.

Pengecasan Berkelajuan Tinggi

Dengan bateri asid plumbum industri, masa pengecasan biasa adalah sekitar lapan jam. Itu bersamaan dengan keseluruhan peralihan 8 jam di mana bateri tidak tersedia untuk digunakan. Akibatnya, pengurus mesti mengambil kira masa henti ini dan membeli bateri tambahan.

Dengan bateri LiFePO4, itu bukan satu cabaran. Contoh yang baik ialahBateri litium LifePO4 industri ROYPOW, yang mengecas empat kali lebih cepat daripada bateri asid plumbum. Faedah lain ialah keupayaan untuk kekal cekap semasa pelepasan. Bateri asid plumbum sering mengalami ketinggalan dalam prestasi apabila ia dinyahcas.

Barisan bateri industri ROYPOW juga tidak mempunyai masalah memori, berkat sistem pengurusan bateri yang cekap. Bateri asid plumbum sering mengalami masalah ini, yang boleh menyebabkan kegagalan untuk mencapai kapasiti penuh.

Dari masa ke masa, ia menyebabkan sulfation, yang boleh mengurangkan separuh hayat mereka yang sudah singkat. Isu ini sering berlaku apabila bateri asid plumbum disimpan tanpa cas penuh. Bateri litium boleh dicas pada selang masa yang singkat dan disimpan pada sebarang kapasiti melebihi sifar tanpa sebarang masalah.

Keselamatan Dan Pengendalian

Bateri LiFePO4 mempunyai kelebihan besar dalam tetapan industri. Pertama, mereka mempunyai kestabilan haba yang hebat. Bateri ini boleh beroperasi pada suhu sehingga 131°F tanpa mengalami sebarang kerosakan. Bateri asid plumbum akan kehilangan sehingga 80% kitaran hayatnya pada suhu yang sama.

Isu lain ialah berat bateri. Untuk kapasiti bateri yang serupa, bateri asid plumbum mempunyai berat yang lebih ketara. Oleh itu, mereka sering memerlukan peralatan khusus dan masa pemasangan yang lebih lama, yang boleh menyebabkan lebih sedikit masa kerja yang dihabiskan untuk kerja.

Isu lain ialah keselamatan pekerja. Secara amnya, bateri LiFePO4 adalah lebih selamat daripada bateri asid plumbum. Menurut garis panduan OSHA, bateri asid plumbum mesti disimpan di dalam bilik khas dengan peralatan yang direka untuk menghapuskan asap berbahaya. Itu memperkenalkan kos tambahan dan kerumitan ke dalam operasi perindustrian.

Kesimpulan

Bateri litium-ion mempunyai kelebihan yang jelas dalam tetapan industri dan untuk kenderaan elektrik berkelajuan rendah. Mereka bertahan lebih lama, seterusnya menjimatkan wang pengguna. Bateri ini juga merupakan penyelenggaraan sifar, yang amat penting dalam persekitaran perindustrian di mana penjimatan kos adalah yang paling utama.