Hva er litiumionbatterier

Litium-ion-batterier er en populær type batterikjemi. En stor fordel som disse batteriene tilbyr er at de er oppladbare. På grunn av denne funksjonen finnes de i de fleste forbrukerenheter i dag som bruker et batteri. De kan finnes i telefoner, elektriske kjøretøyer og batteridrevne golfbiler.

Hvordan fungerer litium-ion-batterier?

Litium-ion-batterier består av en eller flere litium-ion-celler. De inneholder også et beskyttende kretskort for å forhindre overlading. Cellene kalles batterier når de er installert i et foringsrør med et beskyttende kretskort.

Er litium-ion-batterier de samme som litiumbatterier?

Nei. Et litiumbatteri og et litium-ion-batteri er veldig forskjellige. Hovedforskjellen er at sistnevnte er oppladbar. En annen stor forskjell er holdbarheten. Et litiumbatteri kan vare opptil 12 år ubrukt, mens litium-ion-batterier har en holdbarhet på opptil 3 år.

Hva er nøkkelkomponentene i litiumionbatterier

Litium-ion-celler har fire hovedkomponenter. Disse er:

Anode

Anoden lar strøm flytte fra batteriet til en ekstern krets. Den lagrer også litiumioner når du lader batteriet.

Katode

Katoden er det som bestemmer cellens kapasitet og spenning. Den produserer litiumioner når du slipper ut batteriet.

Elektrolytt

Elektrolytten er et materiale, som fungerer som en ledning for litiumioner for å bevege seg mellom katoden og anoden. Den er sammensatt av salter, tilsetningsstoffer og forskjellige løsningsmidler.

Separatoren

Det siste stykket i en litium-ion-celle er separatoren. Det fungerer som en fysisk barriere for å holde katoden og anoden fra hverandre.

Litium-ion-batterier fungerer ved å flytte litiumioner fra katoden til anoden og omvendt via elektrolytten. Når ionene beveger seg, aktiverer de frie elektroner i anoden, og skaper en ladning på den positive strømoppsamleren. Disse elektronene strømmer gjennom enheten, en telefon eller golfbil, til den negative samleren og tilbake i katoden. Den frie strømmen av elektroner inne i batteriet forhindres av separatoren, og tvinger dem mot kontaktene.

Når du lader et litium-ion-batteri, vil katoden frigjøre litiumioner, og de beveger seg mot anoden. Når du slipper ut, beveger litiumioner seg fra anoden til katoden, som genererer en strøm av strøm.

Når ble litium-ion-batterier oppfunnet?

Litium-ion-batterier ble først unnfanget på 70-tallet av den engelske kjemikeren Stanley Whittingham. Under eksperimentene hans undersøkte forskerne forskjellige kjemikalier for et batteri som kunne lade seg selv. Hans første studie involverte Titanium -disulfid og litium som elektrodene. Batteriene ville imidlertid kortslutte og eksplodere.

På 80 -tallet tok en annen forsker, John B. Goodenough, utfordringen. Like etter begynte Akira Yoshino, en japansk kjemiker, forskning på teknologien. Yoshino og Goodenough beviste at litiummetall var den viktigste årsaken til eksplosjoner.

På 90-tallet begynte litium-ion-teknologi å få trekkraft, og ble raskt en populær strømkilde mot slutten av tiåret. Det markerte første gang teknologien ble kommersialisert av Sony. Den dårlige sikkerhetsrekorden for litiumbatterier førte til utvikling av litium-ion-batterier.

Mens litiumbatterier kan inneholde en høyere energitetthet, er de utrygge under lading og utladning. På den annen side er litium-ion-batterier ganske trygge å lade og utlades når brukere holder seg til grunnleggende sikkerhetsretningslinjer.

Hva er den beste litiumionkjemien?

Det er mange typer litium-ion batterikjemi. De kommersielt tilgjengelige er:

Litiumtitanat
Litiumnikkel koboltaluminiumoksid
Litiumnikkel mangan koboltoksid
Litium manganoksid (LMO)
Litium koboltoksyd
Litiumjern fosfat (LifePo4)

Det er mange typer kjemikalier for litium-ion-batterier. Hver og en har sine opplysninger og ulemper. Noen er imidlertid bare egnet for spesifikke brukssaker. Som sådan vil typen du velger avhenge av dine kraftbehov, budsjett, sikkerhetstoleranse og spesifikk brukssak.

Imidlertid er LIFEPO4 -batterier det mest kommersielt tilgjengelige alternativet. Disse batteriene inneholder en grafitt karbonelektrode, som fungerer som anode, og fosfat som katode. De har en lang syklusliv på opptil 10.000 sykluser.

I tillegg tilbyr de stor termisk stabilitet og kan trygt håndtere korte bølger i etterspørselen. LIFEPO4-batterier er vurdert for en termisk løpsterskel på opptil 510 grader Fahrenheit, den høyeste av noen kommersielt tilgjengelige litium-ion-batteritype.

Fordeler med LIFEPO4 -batterier

Sammenlignet med bly syre og andre litiumbaserte batterier, har litiumjernfosfatbatterier en stor fordel. De lader og slipper ut effektivt, varer lenger, og kan dype cycleuten å miste kapasiteten. Disse fordelene betyr at batteriene gir enorme kostnadsbesparelser i løpet av levetiden sammenlignet med andre batterityper. Nedenfor er en titt på de spesifikke fordelene med disse batteriene i lavhastighets strømbiler og industrielt utstyr.

LifePo4-batteri i biler med lav hastighet

Lavhastighets elektriske kjøretøyer (LEV) er firehjulede kjøretøyer som veier mindre enn 3000 pund. De drives av elektriske batterier, noe som gjør dem til et populært valg for golfbiler og annen fritidsbruk.

Når du velger batterialternativet for LEV, er et av de viktigste hensynene lang levetid. For eksempel bør batteridrevne golfbiler ha nok strøm til å kjøre rundt en 18-hulls golfbane uten å måtte lade opp.

En annen viktig vurdering er vedlikeholdsplanen. Et godt batteri bør ikke kreve vedlikehold for å sikre maksimal glede av din rolige aktivitet.

Batteriet skal også kunne fungere under varierte værforhold. For eksempel skal det tillate deg å golf både i sommervarmen og om høsten når temperaturen synker.

Et godt batteri bør også komme med et kontrollsystem som sikrer at det ikke overopphetes eller slapper av for mye, og forringet kapasiteten.

Et av de beste merkene som oppfyller alle disse grunnleggende, men viktige forholdene, er Roypow. Deres linje med LifePo4 litiumbatterier er vurdert for temperaturer fra 4 ° F til 131 ° F. Batteriene har et innebygd batteriledelsessystem og er ekstremt enkle å installere.

Industrielle applikasjoner for litiumionbatterier

Litium-ion-batterier er et populært alternativ i industrielle applikasjoner. Den vanligste kjemien som brukes er LIFEPO4 -batterier. Noe av det vanligste utstyret å bruke disse batteriene er:

Smale midtgaffeltrucker
Motbalanserte gaffeltrucker
3 hjulgaffeltrucker
Walkie Stackers
Slutt- og senterryttere

Det er mange grunner til at litiumionbatterier vokser i popularitet i industrielle omgivelser. De viktigste er:

Høy kapasitet og lang levetid

Litium-ion-batterier har en større energitetthet og lang levetid sammenlignet med bly-syre-batterier. De kan veie en tredjedel av vekten og levere den samme utgangen.

Deres livssyklus er en annen stor fordel. For en industriell operasjon er målet å holde kortsiktige gjentagende kostnader til et minimum. Med litium-ion-batterier kan gaffeltruckbatterier vare tre ganger så lenge, noe som fører til enorme kostnadsbesparelser på lang sikt.

De kan også operere med en større utslippsdybde på opptil 80% uten noen innvirkning på deres kapasitet. Det har en annen fordel i tidsbesparelser. Operasjoner trenger ikke å stoppe midtveis for å bytte ut batterier, noe som kan føre til tusenvis av arbeidstimer spart over en stor nok periode.

Høyhastighets lading

Med industrielle bly-syre-batterier er den normale ladetiden rundt åtte timer. Det tilsvarer et helt 8-timers skift der batteriet ikke er tilgjengelig for bruk. Følgelig må en leder redegjøre for denne driftsstans og kjøpe ekstra batterier.

Med LIFEPO4 -batterier er det ikke en utfordring. Et godt eksempel erRoypow Industrial LifePo4 litiumbatterier, som lades fire ganger raskere enn blybatterier. En annen fordel er muligheten til å forbli effektiv under utskrivning. Blyrsyrebatterier lider ofte etterslep i ytelsen når de slipper ut.

Roypow -linjen med industrielle batterier har heller ingen minneproblemer, takket være et effektivt batteriadministrasjonssystem. Blyrsyrebatterier lider ofte av dette problemet, noe som kan føre til at det ikke kan oppnå full kapasitet.

Med tiden forårsaker det sulfasjon, som kan kutte deres allerede korte levetid i to. Problemet oppstår ofte når blybatterier lagres uten full lading. Litiumbatterier kan lades med korte intervaller og lagres i enhver kapasitet over null uten problemer.

Sikkerhet og håndtering

LIFEPO4 -batterier har en stor fordel i industrielle omgivelser. For det første har de stor termisk stabilitet. Disse batteriene kan fungere i temperaturer på opptil 131 ° F uten å lide noen skade. Blyrsyrebatterier vil miste opptil 80% av livssyklusen ved en lignende temperatur.

En annen sak er vekten av batteriene. For en lignende batterikapasitet, veier blybatterier betydelig mer. Som sådan trenger de ofte spesifikt utstyr og lengre installasjonstid, noe som kan føre til færre arbeidstimer brukt på jobben.

En annen sak er arbeidernes sikkerhet. Generelt er LIFEPO4-batterier tryggere enn bly-syre-batterier. I henhold til OSHA -retningslinjene, må blybatterier lagres i et spesielt rom med utstyr designet for å eliminere farlige røyk. Det introduserer en ekstra kostnad og kompleksitet i en industriell operasjon.

Konklusjon

Litium-ion-batterier har en klar fordel i industrielle omgivelser og for elektriske kjøretøy med lav hastighet. De varer lenger, og sparer følgelig brukere penger. Disse batteriene er også null vedlikehold, noe som er spesielt viktig i en industriell setting der kostnadsbesparelse er avgjørende.