Co to są baterie litowo -jonowe

Akumulatory litowo-jonowe są popularnym rodzajem chemii baterii. Główną zaletą, jaką oferują te baterie, jest to, że są one ładowane. Ze względu na tę funkcję znajdują się one dziś w większości urządzeń konsumenckich, które używają baterii. Można je znaleźć w telefonach, pojazdach elektrycznych i wózkach golfowych zasilanych baterią.

Jak działają akumulatory litowo-jonowe?

Akumulatory litowo-jonowe składają się z jednego lub wielu ogniw litowo-jonowych. Zawierają również płytkę ochronną, aby zapobiec przeładowaniu. Komórki są nazywane bateriami po zainstalowaniu w obudowie z płytką ochronną.

Czy akumulatory litowo-jonowe są takie same jak baterie litowe?

Nie. Bateria litowa i bateria litowo-jonowa są znacznie różne. Główna różnica polega na tym, że te ostatnie są ładowane. Kolejną ważną różnicą jest okres trwałości. Bateria litowa może trwać do 12 lat nieużywana, podczas gdy akumulatory litowo-jonowe mają okres trwałości do 3 lat.

Jakie są kluczowe elementy akumulatorów litowo -jonowych

Komórki litowo-jonowe mają cztery główne składniki. To są:

Anoda

Anoda umożliwia przeniesienie energii elektrycznej z akumulatora do obwodu zewnętrznego. Podczas ładowania akumulatora przechowuje również jony litowe.

Katoda

Katoda określa pojemność i napięcie komórki. Produkuje jony litowe podczas rozładowywania akumulatora.

Elektrolit

Elektrolit jest materiałem, który służy jako kanał jonów litowych do poruszania się między katodą a anodą. Składa się z soli, dodatków i różnych rozpuszczalników.

Separator

Ostatnim kawałkiem w komórce litowo-jonowej jest separator. Działa jako fizyczna bariera, aby oddzielić katodę i anodę.

Akumulatory litowo-jonowe działają, przenosząc jony litowe z katody do anody i odwrotnie za pośrednictwem elektrolitu. W miarę poruszania się jony aktywują wolne elektrony w anodzie, tworząc ładunek przy dodatnim kolekcjonera prądu. Te elektrony przepływają przez urządzenie, telefon lub wózek golfowy do ujemnego kolekcjonera i z powrotem do katody. Separator zapobiega swobodnego przepływu elektronów wewnątrz akumulatora, zmuszając ich do styków.

Gdy naładujesz baterię litowo-jonową, katoda zwolni jony litowe i przejdą w kierunku anody. Podczas rozładowywania jony litowe przechodzą z anody do katody, która generuje przepływ prądu.

Kiedy wynaleziono baterie litowo-jonowe?

Akumulatory litowo-jonowe po raz pierwszy opracowano w latach 70. przez angielskiego chemika Stanleya Whittinghama. Podczas swoich eksperymentów naukowcy badali różne chemikalia pod kątem baterii, która mogłaby się ładować. Jego pierwsze badanie dotyczyło tytanu disiarczkowego i litu jako elektrody. Jednak baterie zwarte i eksplodowały.

W latach 80. inny naukowiec, John B. Goodenough, podjął wyzwanie. Niedługo potem Akira Yoshino, japońska chemika, rozpoczęła badania nad technologią. Yoshino i Goodenough udowodnili, że metal litowy był główną przyczyną wybuchów.

W latach 90. technologia litowo-jonowa zaczęła zdobywać przyczepność, szybko stając się popularnym źródłem zasilania do końca dekady. Oznaczało to po raz pierwszy, że technologia została skomercjalizowana przez Sony. Ten słaby zapis bezpieczeństwa akumulatorów litowych spowodował rozwój akumulatorów litowo-jonowych.

Podczas gdy akumulatory litowe mogą mieć większą gęstość energii, są niebezpieczne podczas ładowania i rozładowania. Z drugiej strony akumulatory litowo-jonowe są dość bezpieczne do ładowania i rozładowania, gdy użytkownicy przestrzegają podstawowych wytycznych bezpieczeństwa.

Jaka jest najlepsza chemia jonów litowych?

Istnieje wiele rodzajów chemii akumulatorów litowo-jonowych. Dostępne w handlu są:

Titanate litowe
Litowy nikiel kobaltowy tlenek aluminiowy
Litowy nikiel manganu tlenku kobaltu
Tlenek litu manganu (LMO)
Tlenek kobaltu litu
Fosforan żelaza litu (LifePo4)

Istnieje wiele rodzajów chemii akumulatorów litowo-jonowych. Każdy ma swoje zalety i wady. Jednak niektóre są odpowiednie tylko dla określonych przypadków użycia. W związku z tym wybrany typ zależy od potrzeb zasilania, budżetu, tolerancji bezpieczeństwa i konkretnego przypadku użycia.

Jednak akumulatory LifePo4 są najbardziej dostępną opcją w handlu. Baterie te zawierają grafitową elektrodę węglową, która służy jako anoda, i fosforan jako katoda. Mają długi okres cyklu do 10 000 cykli.

Ponadto oferują doskonałą stabilność termiczną i mogą bezpiecznie poradzić sobie z krótkimi wzrostami popytu. Akumulatory LifePo4 są oceniane pod kątem niekontrolowanego progu do 510 stopni Fahrenheita, najwyższego z dostępnych w handlu baterii litowo-jonowej.

Zalety baterii LifePo4

W porównaniu z bateriami ołowiu i innych akumulatorów na bazie litu, akumulatory fosforanu litowego żelaza mają ogromną przewagę. Ładują i rozładowują wydajnie, trwają dłużej i mogą głębokoCLEbez utraty zdolności. Zalety te oznaczają, że akumulatory oferują ogromne oszczędności kosztów w ciągu ich życia w porównaniu z innymi typami baterii. Poniżej znajduje się spojrzenie na szczególne zalety tych akumulatorów w nisko prędkości pojazdów zasilających i urządzeniach przemysłowych.

Akumulator LifePo4 w pojazdach o niskiej prędkości

Niskie pojazdy elektryczne (LEV) to pojazdy na czterokołowe, które ważą mniej niż 3000 funtów. Są one zasilane bateriami elektrycznymi, co czyni je popularnym wyborem wózków golfowych i innych zastosowań rekreacyjnych.

Podczas wybierania opcji baterii dla LEV, jednym z najważniejszych rozważań jest długowieczność. Na przykład wózki golfowe zasilane baterią powinny mieć wystarczającą moc, aby prowadzić po 18-dołkowym polu golfowym bez konieczności ładowania.

Kolejnym ważnym czynnikiem jest harmonogram konserwacji. Dobra bateria powinna nie wymagać konserwacji, aby zapewnić maksymalne przyjemność z spokojnej aktywności.

Bateria powinna być również w stanie obsługiwać w różnych warunkach pogodowych. Na przykład powinno to pozwolić na golfa zarówno w letnim upale, jak i jesieni, gdy spadają temperatury.

Dobra bateria powinna również mieć system sterowania, który zapewnia, że nie przegrzewa się ani nie chłodzi, poniżając jego pojemność.

Jedną z najlepszych marek, które spełnia wszystkie te podstawowe, ale ważne warunki, jest Roypow. Ich linia akumulatorów litowych LifePo4 jest oceniana pod kątem temperatur od 4 ° F do 131 ° F. Baterie są wyposażone w wbudowany system zarządzania akumulatorami i są niezwykle łatwe w instalacji.

Zastosowania przemysłowe dla akumulatorów litowo -jonowych

Akumulatory litowo-jonowe są popularną opcją w zastosowaniach przemysłowych. Najczęstszą stosowaną chemią są akumulatory LifePo4. Niektóre z najczęstszych urządzeń do korzystania z tych baterii to:

Wąskie wózki widłowe
Zrównoważone wózki widłowe
3 -koła wózki widłowe
Stackers
Końcowe i środkowe jeźdźcy

Istnieje wiele powodów, dla których akumulatory litowe rosną popularność w warunkach przemysłowych. Główne to:

Wysoka pojemność i długowieczność

Akumulatory litowo-jonowe mają większą gęstość energii i długowieczność w porównaniu do akumulatorów ołowiowych. Mogą ważyć jedną trzecią wagi i zapewnić tę samą moc wyjściową.

Ich cykl życia jest kolejną ważną zaletą. W przypadku operacji przemysłowej celem jest ograniczenie krótkoterminowych kosztów powtarzających się do minimum. W przypadku akumulatorów litowo-jonowych akumulatory wózków widłowych mogą trwać trzy razy dłużej, co prowadzi do ogromnych oszczędności kosztów na dłuższą metę.

Mogą również działać na większej głębokości rozładowania do 80% bez wpływu na ich pojemność. Ma to kolejną zaletę oszczędności czasowych. Operacje nie muszą zatrzymać się w połowie, aby wymienić baterie, co może prowadzić do tysięcy godzin roboczych zaoszczędzonych przez wystarczająco duży okres.

Szybkie ładowanie

W przypadku przemysłowych akumulatorów ołowiowych normalny czas ładowania wynosi około ośmiu godzin. To odpowiada całej 8-godzinnej zmianie, w której bateria jest niedostępna do użycia. W związku z tym menedżer musi uwzględnić te przestoje i kupić dodatkowe baterie.

Z akumulatorami LifePo4 nie jest to wyzwanie. Dobrym przykładem jestAkumulatory litowo -litowe Roypow Industrial LifePo4, które ładują czterokrotnie szybciej niż baterie ołowiowe. Kolejną korzyścią jest zdolność do zachowania wydajności podczas wypisu. Akumulatory ołowiowe często ponoszą opóźnienie w wyniku rozładowania.

Linia akumulatorów przemysłowych Roypow nie ma również problemów z pamięcią, dzięki wydajnemu systemowi zarządzania baterią. Akumulatory ołowiowe często cierpią z powodu tego problemu, co może prowadzić do braku osiągnięcia pełnej pojemności.

Z czasem powoduje siarczanie, które może skrócić już krótką żywotność o połowę. Problem często występuje, gdy akumulatory ołowiowe są przechowywane bez pełnego ładowania. Akumulatory litowe mogą być ładowane w krótkich odstępach czasu i przechowywać bez żadnych problemów o pojemności powyżej zera.

Bezpieczeństwo i obsługa

Akumulatory LifePo4 mają ogromną przewagę w warunkach przemysłowych. Po pierwsze, mają świetną stabilność termiczną. Akumulatory te mogą działać w temperaturach do 131 ° F bez ponoszenia szkód. Akumulatory kwasowe ołowiowe straciłyby do 80% ich cyklu życia w podobnej temperaturze.

Kolejnym problemem jest waga baterii. W przypadku podobnej pojemności baterii akumulatory ołowiowe ważyją znacznie więcej. W związku z tym często potrzebują określonego sprzętu i dłuższego czasu instalacji, co może prowadzić do mniejszej liczby godzin spędzonych na pracy.

Innym problemem jest bezpieczeństwo pracowników. Ogólnie rzecz biorąc, akumulatory LifePo4 są bezpieczniejsze niż akumulatory kwasowe ołowiowe. Zgodnie z wytycznymi OSHA akumulatory ołowiowe muszą być przechowywane w specjalnym pomieszczeniu ze sprzętem zaprojektowanym w celu wyeliminowania niebezpiecznych oparów. To wprowadza dodatkowy koszt i złożoność operacji przemysłowej.

Wniosek

Akumulatory litowo-jonowe mają wyraźną przewagę w ustawieniach przemysłowych i nisko prędkości pojazdów elektrycznych. Trwają dłużej, w konsekwencji oszczędzając pieniądze użytkowników. Baterie te są również zerową konserwacją, co jest szczególnie ważne w warunkach przemysłowych, w których oszczędność kosztów jest najważniejsza.