Ce sunt bateriile cu ioni de litiu

Bateriile cu ioni cu litiu sunt un tip popular de chimie a bateriei. Un avantaj major pe care le oferă aceste baterii este faptul că sunt reîncărcabile. Datorită acestei caracteristici, acestea se găsesc astăzi în majoritatea dispozitivelor de consum care folosesc o baterie. Acestea pot fi găsite în telefoane, vehicule electrice și cărucioare de golf cu baterii.

Cum funcționează bateriile cu litiu-ion?

Bateriile cu litiu-ion sunt alcătuite dintr-una sau mai multe celule de litiu-ion. De asemenea, conțin o placă de circuit de protecție pentru a preveni supraîncărcarea. Celulele sunt numite baterii odată instalate într -o carcasă cu o placă de circuit de protecție.

Bateriile cu litiu-ion sunt la fel ca bateriile de litiu?

Nu. O baterie de litiu și o baterie cu litiu-ion sunt cu totul diferite. Principala diferență este că acestea din urmă sunt reîncărcabile. O altă diferență majoră este durata de valabilitate. O baterie de litiu poate dura până la 12 ani neutilizată, în timp ce bateriile cu ioni de litiu au o durată de valabilitate de până la 3 ani.

Care sunt componentele cheie ale bateriilor cu ioni de litiu

Celulele de litiu-ion au patru componente principale. Acestea sunt:

Anod

Anodul permite electricității să se deplaseze de la baterie la un circuit extern. De asemenea, stochează ioni de litiu atunci când încărcați bateria.

Catod

Catodul este ceea ce determină capacitatea și tensiunea celulei. Produce ioni de litiu la descărcarea bateriei.

Electrolit

Electrolitul este un material, care servește ca o conductă pentru ca ionii de litiu să se deplaseze între catod și anod. Este compus din săruri, aditivi și diverși solvenți.

Separatorul

Piesa finală dintr-o celulă cu ioni de litiu este separatorul. Acționează ca o barieră fizică pentru a menține catodul și anodul.

Bateriile cu ioni de litiu funcționează prin mutarea ionilor de litiu de la catod la anod și invers prin electrolit. Pe măsură ce ionii se mișcă, activează electroni liberi în anod, creând o încărcare la colectorul de curent pozitiv. Acești electroni curg prin dispozitiv, un telefon sau cărucior de golf, către colectorul negativ și înapoi în catod. Fluxul liber de electroni în interiorul bateriei este împiedicat de separator, forțându -i spre contacte.

Când încărcați o baterie cu ioni de litiu, catodul va elibera ioni de litiu și se îndreaptă spre anod. La descărcare, ionii de litiu se deplasează de la anod la catod, ceea ce generează un flux de curent.

Când s-au inventat bateriile cu ioni cu litiu?

Bateriile cu litiu-ion au fost concepute pentru prima dată în anii 70 de chimistul englez Stanley Whittingham. În timpul experimentelor sale, oamenii de știință au investigat diverse chimice pentru o baterie care s -ar putea reîncărca. Primul său proces a implicat disulfură de titan și litiu ca electrozi. Cu toate acestea, bateriile ar fi scurtcircuit și ar exploda.

În anii 80, un alt om de știință, John B. Goodenough, a preluat provocarea. La scurt timp, Akira Yoshino, un chimist japonez, a început cercetarea tehnologiei. Yoshino și Goodenough au dovedit că metalul de litiu a fost principala cauză a exploziilor.

În anii 90, tehnologia de litiu-ion a început să obțină tracțiune, devenind rapid o sursă populară de putere până la sfârșitul deceniului. A marcat prima dată când tehnologia a fost comercializată de Sony. Această înregistrare slabă de siguranță a bateriilor de litiu a determinat dezvoltarea bateriilor cu litiu-ion.

În timp ce bateriile de litiu pot deține o densitate energetică mai mare, acestea sunt nesigure în timpul încărcării și descărcării. Pe de altă parte, bateriile cu ioni de litiu sunt destul de sigure pentru a încărca și descărca atunci când utilizatorii respectă orientările de bază de siguranță.

Care este cea mai bună chimie de ioni de litiu?

Există numeroase tipuri de chimicale cu baterii cu ioni cu litiu. Cele disponibile în comerț sunt:

Titanat de litiu
Oxid de aluminiu de cobalt de litiu
Oxid de cobalt de nichel de litiu
Oxid de mangan litiu (LMO)
Oxid de cobalt de litiu
Fosfat de fier de litiu (LIFEPO4)

Există numeroase tipuri de chimicale pentru baterii cu litiu-ion. Fiecare are ascensiunile și dezavantajele sale. Cu toate acestea, unele sunt potrivite doar pentru cazuri de utilizare specifice. Ca atare, tipul pe care îl alegeți va depinde de nevoile dvs. de energie, bugetul, toleranța la siguranță și cazul de utilizare specific.

Cu toate acestea, bateriile LifePO4 sunt opțiunea cea mai disponibilă în comerț. Aceste baterii conțin un electrod de carbon de grafit, care servește ca anod și fosfat ca catod. Au o durată de viață cu ciclu lung de până la 10.000 de cicluri.

În plus, acestea oferă o stabilitate termică excelentă și pot gestiona în siguranță creșteri scurte ale cererii. Bateriile LIFEPO4 sunt evaluate pentru un prag termic de scădere de până la 510 grade Fahrenheit, cel mai mare dintre tipurile de baterie cu litiu-ion cu ioni.

Avantajele bateriilor LifePO4

În comparație cu acidul de plumb și alte baterii pe bază de litiu, bateriile cu fosfat de fier de litiu au un avantaj imens. Încărcă și se descarcă eficient, durează mai mult și pot profunde CyClefără a pierde capacitatea. Aceste avantaje înseamnă că bateriile oferă economii de costuri uriașe pe durata de viață în comparație cu alte tipuri de baterii. Mai jos este o privire asupra avantajelor specifice ale acestor baterii în vehicule electrice cu viteză mică și echipamente industriale.

Baterie LifePO4 în vehicule cu viteză mică

Vehiculele electrice cu viteză mică (LEV) sunt vehicule cu patru roți care cântăresc mai puțin de 3000 de kilograme. Sunt alimentate de baterii electrice, ceea ce le face o alegere populară pentru căruțele de golf și alte utilizări recreative.

Atunci când alegeți opțiunea bateriei pentru LEV -ul dvs., una dintre cele mai importante considerente este longevitatea. De exemplu, căruțele de golf cu baterii ar trebui să aibă suficientă energie pentru a conduce în jurul unui teren de golf cu 18 găuri, fără a fi nevoie să se reîncarce.

O altă considerație importantă este programul de întreținere. O baterie bună nu ar trebui să necesite nicio întreținere pentru a asigura o plăcere maximă a activității tale pe îndelete.

Bateria ar trebui, de asemenea, să poată funcționa în condiții meteorologice variate. De exemplu, ar trebui să vă permită să faceți golf atât la căldura de vară, cât și în toamnă, când temperaturile scad.

O baterie bună ar trebui să vină, de asemenea, cu un sistem de control care să asigure că nu se supraîncălzește sau nu se răcește prea mult, degradându -și capacitatea.

Una dintre cele mai bune mărci care îndeplinesc toate aceste condiții de bază, dar importante, este Roypow. Linia lor de baterii LiFePO4 cu litiu este evaluată pentru temperaturi de 4 ° F până la 131 ° F. Bateriile vin cu un sistem de gestionare a bateriei încorporat și sunt extrem de ușor de instalat.

Aplicații industriale pentru baterii cu ioni de litiu

Bateriile cu ioni cu litiu sunt o opțiune populară în aplicațiile industriale. Cea mai frecventă chimie folosită este bateriile LifePO4. Unele dintre cele mai frecvente echipamente pentru a utiliza aceste baterii sunt:

Stivuitoare înguste
Stivuitoare contrabalansate
3 stivuitoare cu roți
Stack -uri Walkie
Piloti de capăt și centru

Există multe motive pentru care bateriile cu ioni de litiu cresc în popularitate în mediile industriale. Principalele sunt:

Capacitate ridicată și longevitate

Bateriile cu ioni cu litiu au o densitate energetică mai mare și longevitate în comparație cu bateriile cu plumb-acid. Acestea pot cântări o treime din greutate și pot oferi aceeași producție.

Ciclul lor de viață este un alt avantaj major. Pentru o operațiune industrială, obiectivul este de a menține costurile recurente pe termen scurt la minimum. Cu bateriile cu ioni de litiu, bateriile cu stivuitoare pot dura de trei ori mai mult timp, ceea ce duce la economii de costuri uriașe pe termen lung.

De asemenea, pot funcționa la o adâncime mai mare de descărcare de până la 80%, fără niciun impact asupra capacității lor. Aceasta are un alt avantaj în economiile de timp. Operațiunile nu trebuie să se oprească la jumătatea drumului pentru a schimba bateriile, ceea ce poate duce la mii de ore de om economisite pe o perioadă suficient de mare.

Încărcare de mare viteză

Cu baterii industriale cu plumb-acid, timpul normal de încărcare este de aproximativ opt ore. Aceasta echivalează cu o întreagă schimbare de 8 ore în care bateria nu este disponibilă pentru utilizare. În consecință, un manager trebuie să țină cont de acest timp de oprire și de a achiziționa baterii suplimentare.

Cu bateriile LifePO4, aceasta nu este o provocare. Un bun exemplu esteBaterii de litiu LiFepo4 Roypow LifePO4, care se încarcă de patru ori mai repede decât bateriile cu acid de plumb. Un alt beneficiu este capacitatea de a rămâne eficient în timpul externării. Bateriile cu acid de plumb suferă adesea un decalaj de performanță pe măsură ce se descarcă.

Linia de baterii industriale Roypow nu are, de asemenea, probleme de memorie, datorită unui sistem eficient de gestionare a bateriilor. Bateriile cu acid cu plumb suferă adesea de această problemă, ceea ce poate duce la eșecul de a atinge capacitatea maximă.

Cu timpul, provoacă sulfarea, ceea ce își poate reduce durata de viață deja scurtă la jumătate. Problema apare adesea atunci când bateriile cu acid cu plumb sunt păstrate fără o încărcare completă. Bateriile de litiu pot fi încărcate la intervale scurte și păstrate la orice capacitate peste zero fără probleme.

Siguranță și manipulare

Bateriile LifePO4 au un avantaj uriaș în setările industriale. În primul rând, au o stabilitate termică excelentă. Aceste baterii pot funcționa la temperaturi de până la 131 ° F, fără a suferi daune. Bateriile cu acid cu plumb ar pierde până la 80% din ciclul lor de viață la o temperatură similară.

O altă problemă este greutatea bateriilor. Pentru o capacitate similară a bateriei, bateriile cu acid cu plumb cântăresc semnificativ mai mult. Ca atare, adesea au nevoie de echipamente specifice și de timp mai lung de instalare, ceea ce poate duce la mai puține ore de om petrecute la locul de muncă.

O altă problemă este siguranța lucrătorilor. În general, bateriile LifePO4 sunt mai sigure decât bateriile cu plumb-acid. Conform orientărilor OSHA, bateriile cu acid cu plumb trebuie depozitate într -o cameră specială cu echipamente concepute pentru a elimina fumurile periculoase. Aceasta introduce un cost suplimentar și o complexitate într -o operațiune industrială.

Concluzie

Bateriile cu ioni cu litiu au un avantaj clar în setările industriale și pentru vehiculele electrice cu viteză mică. Ele durează mai mult, în consecință, economisind banii utilizatorilor. Aceste baterii sunt, de asemenea, întreținere zero, ceea ce este deosebit de important într-un cadru industrial în care economisirea costurilor este primordială.