O que são baterias de íons de lítio

As baterias de íons de lítio são um tipo popular de química de bateria. Uma grande vantagem que essas baterias oferecem é que elas são recarregáveis. Devido a esse recurso, eles são encontrados hoje na maioria dos dispositivos de consumo que usam uma bateria. Eles podem ser encontrados em telefones, veículos elétricos e carrinhos de golfe movidos a bateria.

Como as baterias de íon de lítio funcionam?

As baterias de íons de lítio são compostas por uma ou várias células de íon de lítio. Eles também contêm uma placa de circuito de proteção para evitar sobrecarga. As células são chamadas de baterias uma vez instaladas em uma caixa com uma placa de circuito de proteção.

As baterias de íon de lítio são as mesmas das baterias de lítio?

Não. Uma bateria de lítio e uma bateria de íon de lítio são muito diferentes. A principal diferença é que os últimos são recarregáveis. Outra grande diferença é a vida útil. Uma bateria de lítio pode durar até 12 anos não utilizada, enquanto as baterias de íon de lítio têm um prazo de validade de até 3 anos.

Quais são os principais componentes das baterias de íons de lítio

As células de íons de lítio têm quatro componentes principais. Estes são:

Ânodo

O ânodo permite que a eletricidade se mova da bateria para um circuito externo. Ele também armazena íons de lítio ao carregar a bateria.

Cátodo

O cátodo é o que determina a capacidade e a tensão da célula. Produz íons de lítio ao descarregar a bateria.

Eletrólito

O eletrólito é um material, que serve como um canal para os íons de lítio se moverem entre o cátodo e o ânodo. É composto por sais, aditivos e vários solventes.

O separador

A peça final em uma célula de íons de lítio é o separador. Atua como uma barreira física para manter o cátodo e o ânodo separados.

As baterias de íons de lítio funcionam movendo íons de lítio do cátodo para o ânodo e vice-versa através do eletrólito. À medida que os íons se movem, eles ativam elétrons livres no ânodo, criando uma carga no coletor de corrente positivo. Esses elétrons fluem através do dispositivo, um telefone ou carrinho de golfe, para o coletor negativo e voltam ao cátodo. O fluxo livre de elétrons dentro da bateria é impedido pelo separador, forçando -os a seus contatos.

Quando você carrega uma bateria de íon de lítio, o cátodo libera íons de lítio e eles se movem em direção ao ânodo. Ao descarregar, os íons de lítio se movem do ânodo para o cátodo, que gera um fluxo de corrente.

Quando as baterias de íon de lítio foram inventadas?

As baterias de íon de lítio foram concebidas pela primeira vez nos anos 70 pelo químico inglês Stanley Whittingham. Durante seus experimentos, os cientistas investigaram várias químicas para uma bateria que poderia se recarregar. Seu primeiro julgamento envolveu dissulfeto de titânio e lítio como eletrodos. No entanto, as baterias teriam curto-circuito e explodiriam.

Nos anos 80, outro cientista, John B. Goodenough, aceitou o desafio. Logo depois, Akira Yoshino, um químico japonês, começou a pesquisar a tecnologia. Yoshino e Goodenough provaram que o metal de lítio era a principal causa de explosões.

Nos anos 90, a tecnologia de íons de lítio começou a ganhar força, tornando-se rapidamente uma fonte de energia popular até o final da década. Marcou a primeira vez que a tecnologia foi comercializada pela Sony. O fraco registro de segurança das baterias de lítio levou ao desenvolvimento de baterias de íon de lítio.

Embora as baterias de lítio possam manter uma densidade de energia mais alta, elas são inseguras durante o carregamento e descarga. Por outro lado, as baterias de íons de lítio são bastante seguras para carregar e descarregar quando os usuários aderem às diretrizes básicas de segurança.

Qual é a melhor química de íons de lítio?

Existem vários tipos de químicas de bateria de íons de lítio. Os disponíveis comercialmente são:

Titanato de lítio
Óxido de alumínio de cobalto de níquel de lítio
Óxido de cobalto de níquel de níquel de lítio
Óxido de manganês de lítio (LMO)
Óxido de cobalto de lítio
Fosfato de ferro de lítio (LifePO4)

Existem inúmeros tipos de químicas para baterias de íons de lítio. Cada um tem suas vantagens e desvantagens. No entanto, alguns são adequados apenas para casos de uso específicos. Como tal, o tipo que você escolher dependerá de suas necessidades de energia, orçamento, tolerância à segurança e caso de uso específico.

No entanto, as baterias LifePO4 são a opção mais disponível comercial. Essas baterias contêm um eletrodo de carbono de grafite, que serve como ânodo e fosfato como cátodo. Eles têm uma longa vida útil de até 10.000 ciclos.

Além disso, eles oferecem uma grande estabilidade térmica e podem lidar com segurança a curtos surtos na demanda. As baterias LIFEPO4 são classificadas para um limiar de fuga térmica de até 510 graus Fahrenheit, o mais alto de qualquer tipo de bateria de íons de lítio disponível comercialmente.

Vantagens das baterias LifePO4

Comparados ao ácido chumbo e outras baterias à base de lítio, as baterias de fosfato de ferro de lítio têm uma enorme vantagem. Eles cobram e descarregam com eficiência, duram mais e podem profundamente cyCLEsem perder capacidade. Essas vantagens significam que as baterias oferecem uma enorme economia de custos ao longo da vida em comparação com outros tipos de bateria. Abaixo está uma olhada nas vantagens específicas dessas baterias em veículos de energia de baixa velocidade e equipamentos industriais.

Bateria de LifePO4 em veículos de baixa velocidade

Veículos elétricos de baixa velocidade (LEVs) são veículos de quatro rodas que pesam menos de 3000 libras. Eles são alimentados por baterias elétricas, o que os torna uma escolha popular para carrinhos de golfe e outros usos recreativos.

Ao escolher a opção da bateria para o seu LEV, uma das considerações mais importantes é a longevidade. Por exemplo, os carrinhos de golfe movidos a bateria devem ter energia suficiente para dirigir em torno de um campo de golfe de 18 buracos sem precisar recarregar.

Outra consideração importante é o cronograma de manutenção. Uma boa bateria não deve exigir manutenção para garantir o máximo prazer de sua atividade de lazer.

A bateria também deve poder operar em condições climáticas variadas. Por exemplo, ele deve permitir que você jogue golfe tanto no calor do verão quanto no outono, quando as temperaturas caírem.

Uma boa bateria também deve vir com um sistema de controle que garante que não superaqueça ou relaxa demais, degradando sua capacidade.

Uma das melhores marcas que atende a todas essas condições básicas, mas importantes, é o Roypow. Sua linha de baterias de lítio LIFEPO4 é classificada para temperaturas de 4 ° F a 131 ° F. As baterias vêm com um sistema de gerenciamento de baterias embutidas e são extremamente fáceis de instalar.

Aplicações industriais para baterias de íons de lítio

As baterias de íons de lítio são uma opção popular em aplicações industriais. A química mais comum usada são as baterias LifePO4. Alguns dos equipamentos mais comuns para usar essas baterias são:

Forklifts de corredor estreito
Empilhadeiras contrabalançadas
Forklifts de 3 rodas
Walkie Stackers
Pilotos finais e centrais

Existem muitas razões pelas quais as baterias de íons de lítio estão crescendo em popularidade em ambientes industriais. Os principais são:

Alta capacidade e longevidade

As baterias de íons de lítio têm uma densidade de energia e longevidade maior em comparação com as baterias de chumbo-ácido. Eles podem pesar um terço do peso e fornecer a mesma saída.

O ciclo de vida deles é outra grande vantagem. Para uma operação industrial, o objetivo é manter um custo recorrente de curto prazo no mínimo. Com as baterias de íon de lítio, as baterias da empilhadeira podem durar três vezes mais, levando a uma enorme economia de custos a longo prazo.

Eles também podem operar com uma profundidade de descarga maior de até 80%, sem nenhum impacto em sua capacidade. Isso tem outra vantagem na economia de tempo. As operações não precisam parar no meio do caminho para trocar as baterias, o que pode levar a milhares de horas-homem economizadas por um período grande o suficiente.

Carregamento de alta velocidade

Com baterias industriais de chumbo-ácido, o tempo normal de carregamento é de cerca de oito horas. Isso equivale a um turno inteiro de 8 horas, onde a bateria não está disponível para uso. Consequentemente, um gerente deve explicar esse tempo de inatividade e comprar baterias extras.

Com as baterias LifePO4, isso não é um desafio. Um bom exemplo é oRoypow Industrial Lifepo4 Baterias de lítio, que carregam quatro vezes mais rápido que as baterias ácidas de chumbo. Outro benefício é a capacidade de permanecer eficiente durante a alta. As baterias de chumbo -ácido geralmente sofrem um atraso no desempenho à medida que descarregam.

A linha Roypow de baterias industriais também não possui problemas de memória, graças a um sistema de gerenciamento de bateria eficiente. As baterias de chumbo -ácido geralmente sofrem com esse problema, o que pode levar a uma falha em atingir a capacidade total.

Com o tempo, causa sulfatação, que pode cortar sua vida útil já curta ao meio. O problema geralmente ocorre quando as baterias ácidas de chumbo são armazenadas sem uma carga completa. As baterias de lítio podem ser carregadas em intervalos curtas e armazenadas em qualquer capacidade acima de zero sem problemas.

Segurança e manuseio

As baterias LifePO4 têm uma enorme vantagem em ambientes industriais. Primeiro, eles têm grande estabilidade térmica. Essas baterias podem operar em temperaturas de até 131 ° F sem sofrer nenhum dano. As baterias ácidas de chumbo perderiam até 80% de seu ciclo de vida a uma temperatura semelhante.

Outra questão é o peso das baterias. Para uma capacidade de bateria semelhante, as baterias ácidas de chumbo pesam significativamente mais. Como tal, eles geralmente precisam de equipamentos específicos e tempo de instalação mais longo, o que pode levar a menos horas de homem gasto no trabalho.

Outra questão é a segurança do trabalhador. Em geral, as baterias LIFEPO4 são mais seguras que as baterias de chumbo-ácido. De acordo com as diretrizes da OSHA, as baterias ácidas de chumbo devem ser armazenadas em uma sala especial com equipamentos projetados para eliminar a fumaça perigosa. Isso introduz um custo e complexidade extra em uma operação industrial.

Conclusão

As baterias de íons de lítio têm uma vantagem clara em ambientes industriais e para veículos elétricos de baixa velocidade. Eles duram mais, consequentemente, economizando dinheiro para os usuários. Essas baterias também são zero de manutenção, o que é especialmente importante em um ambiente industrial onde a economia de custos é fundamental.