Hva er litiumionbatterier

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

Hvordan fungerer litiumionbatterier?

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

Er litiumionbatterier det samme som litiumbatterier?

Nei. Et litiumbatteri og et litiumionbatteri er svært forskjellige. Hovedforskjellen er at sistnevnte er oppladbare. En annen stor forskjell er holdbarheten. Et litiumbatteri kan vare i 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 elektrisitet 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 batteriet lades ut.

Elektrolytt

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

Separatoren

Det siste stykket i en litiumioncelle er separatoren. Den 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 ved den positive strømkollektoren. Disse elektronene strømmer gjennom enheten, en telefon eller golfbil, til den negative samleren og tilbake inn i katoden. Den frie strømmen av elektroner inne i batteriet forhindres av separatoren, og tvinger dem mot kontaktene.

Når du lader et litiumionbatteri, vil katoden frigjøre litiumioner, og de beveger seg mot anoden. Ved utlading beveger litiumioner seg fra anoden til katoden, som genererer en strøm.

Når ble litiumionbatterier oppfunnet?

Litium-ion-batterier ble først unnfanget på 70-tallet av den engelske kjemikeren Stanley Whittingham. I løpet av eksperimentene hans undersøkte forskerne forskjellige kjemier for et batteri som kunne lade seg selv. Hans første rettssak involverte titandisulfid og litium som elektrodene. Imidlertid vil batteriene kortslutte og eksplodere.

På 80-tallet tok en annen vitenskapsmann, John B. Goodenough, utfordringen. Like etter begynte Akira Yoshino, en japansk kjemiker, forskning på teknologien. Yoshino og Goodenough beviste at litiummetall var hovedårsaken 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 utviklingen av litiumionbatterier.

Mens litiumbatterier kan holde en høyere energitetthet, er de utrygge under lading og utlading. På den annen side er litium-ion-batterier ganske trygge å lade og utlade når brukere overholder grunnleggende sikkerhetsretningslinjer.

Hva er den beste litiumionkjemien?

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

Litium Titanat
Litium nikkel kobolt aluminium oksid
Litium nikkel mangan koboltoksid
Litium manganoksid (LMO)
Litium koboltoksid
Litiumjernfosfat (LiFePO4)

Det finnes mange typer kjemi for litium-ion-batterier. Hver av dem har sine fordeler og ulemper. Noen er imidlertid bare egnet for spesifikke brukstilfeller. Som sådan vil typen du velger avhenge av strømbehovet, budsjettet, sikkerhetstoleransen og spesifikke brukstilfeller.

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 sykluslevetid på opptil 10 000 sykluser.

I tillegg tilbyr de god termisk stabilitet og kan trygt håndtere korte bølger i etterspørselen. LiFePO4-batterier er vurdert for en termisk runaway-terskel på opptil 510 grader Fahrenheit, den høyeste av alle kommersielt tilgjengelige litium-ion-batterityper.

Fordeler med LiFePO4-batterier

Sammenlignet med blysyre og andre litiumbaserte batterier har litiumjernfosfatbatterier en enorm fordel. De lader og utlades effektivt, varer lenger og kan dypt cycleuten å miste kapasitet. Disse fordelene betyr at batteriene gir enorme kostnadsbesparelser over levetiden sammenlignet med andre batterityper. Nedenfor er en titt på de spesifikke fordelene med disse batteriene i lavhastighets motorkjøretøyer og industrielt utstyr.

LiFePO4-batteri i lavhastighetskjøretøy

Lavhastighets elektriske kjøretøyer (LEVs) er firehjuls kjøretøy som veier mindre enn 3000 pounds. De drives av elektriske batterier, noe som gjør dem til et populært valg for golfbiler og annen rekreasjonsbruk.

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

En annen viktig faktor 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 bør den tillate deg å spille 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 avkjøles for mye, noe som reduserer kapasiteten.

Et av de beste merkene som oppfyller alle disse grunnleggende, men viktige betingelsene er ROYPOW. Linjen deres med LiFePO4-litiumbatterier er klassifisert for temperaturer på 4 °F til 131 °F. Batteriene kommer med et innebygd batteristyringssystem og er ekstremt enkle å installere.

Industrielle bruksområder 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 for å bruke disse batteriene er:

Smalgangsgaffeltrucker
Motbalanserte gaffeltrucker
3 hjuls gaffeltrucker
Walkie-stablere
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 større energitetthet og lang levetid sammenlignet med bly-syre-batterier. De kan veie en tredjedel av vekten og levere samme ytelse.

Deres livssyklus er en annen stor fordel. For en industriell virksomhet er målet å holde kortsiktige gjentakende kostnader på et minimum. Med litium-ion-batterier kan gaffeltruckbatterier vare tre ganger så lenge, noe som fører til store kostnadsbesparelser i det lange løp.

De kan også operere ved en større utladningsdybde på opptil 80 % uten at det påvirker kapasiteten. Det har en annen fordel i tidsbesparelser. Driften trenger ikke stoppe midtveis for å bytte ut batterier, noe som kan føre til tusenvis av arbeidstimer spart over en lang nok periode.

Høyhastighetslading

Med industrielle blybatterier er normal ladetid rundt åtte timer. Det tilsvarer et helt 8-timers skift hvor batteriet ikke er tilgjengelig for bruk. En leder må følgelig redegjøre for denne nedetiden og kjøpe ekstra batterier.

Med LiFePO4-batterier er det ingen utfordring. Et godt eksempel erROYPOW industrielle LifePO4 litiumbatterier, som lader fire ganger raskere enn blybatterier. En annen fordel er evnen til å forbli effektiv under utslipp. Blybatterier lider ofte av etterslep i ytelsen når de utlades.

ROYPOW-serien med industribatterier har heller ingen minneproblemer, takket være et effektivt batteristyringssystem. Blybatterier lider ofte av dette problemet, noe som kan føre til at de ikke når full kapasitet.

Med tiden forårsaker det sulfatering, som kan halvere deres allerede korte levetid. Problemet oppstår ofte når blybatterier lagres uten full lading. Litiumbatterier kan lades med korte intervaller og lagres med en hvilken som helst 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 skade. Blybatterier vil miste opptil 80 % av livssyklusen ved en tilsvarende temperatur.

Et annet problem er vekten på batteriene. For en tilsvarende 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.

Et annet problem er arbeidernes sikkerhet. Generelt er LiFePO4-batterier tryggere enn bly-syre-batterier. I henhold til OSHA-retningslinjer må blybatterier oppbevares i et spesielt rom med utstyr designet for å eliminere farlige gasser. Det introduserer en ekstra kostnad og kompleksitet i en industriell virksomhet.

Konklusjon

Litium-ion-batterier har en klar fordel i industrielle omgivelser og for lavhastighets elektriske kjøretøy. De varer lenger, og sparer dermed brukere penger. Disse batteriene er også null vedlikehold, noe som er spesielt viktig i en industriell setting hvor kostnadsbesparelser er viktig.