Что такое литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы — популярный тип химических аккумуляторов.Главным преимуществом этих аккумуляторов является то, что они перезаряжаемые.Благодаря этой особенности они сегодня встречаются в большинстве потребительских устройств, использующих аккумулятор.Их можно найти в телефонах, электромобилях и гольф-карах с батарейным питанием.

Как работают литий-ионные аккумуляторы?

Литий-ионные аккумуляторы состоят из одного или нескольких литий-ионных элементов.Они также содержат защитную плату для предотвращения перезарядки.Элементы называются батареями, если они установлены в корпусе с защитной платой.

Литий-ионные аккумуляторы — это то же самое, что литиевые аккумуляторы?

Нет. Литиевая батарея и литий-ионная батарея сильно различаются.Основное отличие состоит в том, что последние являются перезаряжаемыми.Еще одним важным отличием является срок годности.Литиевая батарея может прослужить до 12 лет без использования, а литий-ионные батареи имеют срок хранения до 3 лет.

Каковы ключевые компоненты литий-ионных аккумуляторов?

Литий-ионные элементы состоят из четырех основных компонентов.Это:

Анод

Анод позволяет электричеству перемещаться от батареи во внешнюю цепь.Он также сохраняет ионы лития при зарядке аккумулятора.

Катод

Катод определяет емкость и напряжение элемента.Он производит ионы лития при разряде аккумулятора.

Электролит

Электролит представляет собой материал, который служит каналом для перемещения ионов лития между катодом и анодом.В его состав входят соли, добавки и различные растворители.

Сепаратор

Последней частью литий-ионного элемента является сепаратор.Он действует как физический барьер, разделяющий катод и анод.

Литий-ионные аккумуляторы работают за счет перемещения ионов лития от катода к аноду и наоборот через электролит.По мере движения ионы активируют свободные электроны на аноде, создавая заряд на положительном коллекторе тока.Эти электроны проходят через устройство, телефон или гольф-кар, к отрицательному коллектору и обратно в катод.Свободному потоку электронов внутри батареи препятствует сепаратор, подталкивая их к контактам.

Когда вы заряжаете литий-ионный аккумулятор, катод выделяет ионы лития, и они движутся к аноду.При разряде ионы лития перемещаются от анода к катоду, что создает поток тока.

Когда были изобретены литий-ионные аккумуляторы?

Литий-ионные аккумуляторы были впервые изобретены в 70-х годах английским химиком Стэнли Уиттингемом.В ходе своих экспериментов ученые исследовали различные химические процессы для создания батареи, которая могла бы перезаряжаться сама.В его первом испытании в качестве электродов использовались дисульфид титана и литий.Однако батареи закоротят и взорвутся.

В 80-х годах другой учёный, Джон Б. Гуденаф, принял этот вызов.Вскоре после этого японский химик Акира Ёсино начал исследования этой технологии.Ёсино и Гуденаф доказали, что основной причиной взрывов был металлический литий.

В 90-е годы литий-ионная технология начала набирать обороты и к концу десятилетия быстро стала популярным источником энергии.Это был первый случай коммерциализации этой технологии компанией Sony.Плохие показатели безопасности литиевых батарей побудили разработку литий-ионных батарей.

Хотя литиевые батареи могут удерживать более высокую плотность энергии, они небезопасны во время зарядки и разрядки.С другой стороны, литий-ионные аккумуляторы вполне безопасно заряжать и разряжать, если пользователи соблюдают основные правила техники безопасности.

Какова лучшая химия литий-ионных соединений?

Существует множество типов литий-ионных аккумуляторов по химическому составу.Коммерчески доступные из них:

Титанат лития
Литий Никель Кобальт Оксид алюминия
Литий Никель Марганец Оксид Кобальта
Оксид лития-марганца (LMO)
оксид лития-кобальта
Литий-железо-фосфат (LiFePO4)

Существует множество типов химических составов литий-ионных аккумуляторов.У каждого есть свои плюсы и минусы.Однако некоторые из них подходят только для конкретных случаев использования.Таким образом, выбранный вами тип будет зависеть от ваших потребностей в электроэнергии, бюджета, уровня безопасности и конкретного варианта использования.

Однако батареи LiFePO4 являются наиболее коммерчески доступным вариантом.Эти батареи содержат угольный графитовый электрод, который служит анодом, и фосфатный катод.Они имеют длительный срок службы до 10 000 циклов.

Кроме того, они обеспечивают отличную термическую стабильность и могут безопасно справляться с кратковременными скачками спроса.Батареи LiFePO4 рассчитаны на порог температурного разгона до 510 градусов по Фаренгейту, что является самым высоким показателем среди всех имеющихся в продаже типов литий-ионных батарей.

Преимущества аккумуляторов LiFePO4

По сравнению со свинцово-кислотными и другими батареями на основе лития, литий-железо-фосфатные батареи имеют огромное преимущество.Они эффективно заряжаются и разряжаются, служат дольше и могут глубоко заряжаться.дядькабез потери мощности.Эти преимущества означают, что батареи обеспечивают огромную экономию средств в течение всего срока службы по сравнению с батареями других типов.Ниже приведены конкретные преимущества этих аккумуляторов в тихоходных транспортных средствах и промышленном оборудовании.

Аккумулятор LiFePO4 в тихоходных транспортных средствах

Низкоскоростные электромобили (LEV) — это четырехколесные транспортные средства весом менее 3000 фунтов.Они питаются от электрических батарей, что делает их популярным выбором для гольф-каров и других видов отдыха.

При выборе аккумулятора для вашего LEV одним из наиболее важных факторов является долговечность.Например, гольфмобили с батарейным питанием должны иметь достаточную мощность, чтобы передвигаться по полю для гольфа с 18 лунками без необходимости подзарядки.

Еще одним важным моментом является график технического обслуживания.Хороший аккумулятор не должен требовать обслуживания, чтобы обеспечить максимальное удовольствие от неторопливой деятельности.

Аккумулятор также должен быть способен работать в различных погодных условиях.Например, оно должно позволять вам играть в гольф как в летнюю жару, так и осенью, когда температура падает.

Хорошая батарея также должна иметь систему контроля, которая гарантирует, что она не перегреется и не переохладится, что приведет к снижению ее емкости.

Одним из лучших брендов, отвечающим всем этим основным, но важным условиям, является ROYPOW.Их линейка литиевых батарей LiFePO4 рассчитана на температуру от 4°F до 131°F.Батареи оснащены встроенной системой управления батареями и чрезвычайно просты в установке.

Промышленное применение литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы являются популярным вариантом в промышленности.Наиболее распространенный химический состав — батареи LiFePO4.Некоторые из наиболее распространенных устройств, в которых используются эти батареи:

Узкопроходные вилочные погрузчики
Вилочные погрузчики с противовесом
3-колесные вилочные погрузчики
Штабелеры для рации
Конечные и центральные гонщики

Существует множество причин, по которым литий-ионные аккумуляторы становятся все более популярными в промышленных условиях.Основные из них:

Высокая емкость и долговечность

Литий-ионные аккумуляторы имеют большую плотность энергии и долговечность по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами.Они могут весить треть веса и обеспечивать такую же производительность.

Их жизненный цикл является еще одним важным преимуществом.Целью промышленного предприятия является сведение к минимуму краткосрочных периодических затрат.Благодаря литий-ионным батареям аккумуляторы для вилочных погрузчиков могут работать в три раза дольше, что в долгосрочной перспективе приведет к огромной экономии средств.

Они также могут работать при большей глубине разряда до 80% без какого-либо влияния на их производительность.Это имеет еще одно преимущество в экономии времени.Операции не должны останавливаться на полпути для замены батарей, что может привести к экономии тысяч человеко-часов в течение достаточно длительного периода.

Высокоскоростная зарядка

Обычное время зарядки промышленных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет около восьми часов.Это соответствует целой 8-часовой смене, в течение которой батарея недоступна для использования.Следовательно, менеджеру приходится учитывать это время простоя и приобретать дополнительные аккумуляторы.

С батареями LiFePO4 это не проблема.Хорошим примером являетсяПромышленные литиевые батареи ROYPOW LifePO4, которые заряжаются в четыре раза быстрее, чем свинцово-кислотные аккумуляторы.Еще одним преимуществом является способность сохранять работоспособность во время выписки.Свинцово-кислотные аккумуляторы часто теряют производительность при разрядке.

Линия промышленных аккумуляторов ROYPOW также не имеет проблем с памятью благодаря эффективной системе управления батареями.Свинцово-кислотные аккумуляторы часто страдают от этой проблемы, что может привести к невозможности достижения полной емкости.

Со временем это вызывает сульфатацию, которая может сократить их и без того короткий срок жизни вдвое.Проблема часто возникает, когда свинцово-кислотные аккумуляторы хранятся не полностью заряженными.Литиевые аккумуляторы можно без проблем заряжать через короткие промежутки времени и хранить при любой емкости выше нуля.

Безопасность и обращение

Батареи LiFePO4 имеют огромное преимущество в промышленных условиях.Во-первых, они обладают отличной термической стабильностью.Эти батареи могут работать при температуре до 131°F без каких-либо повреждений.Свинцово-кислотные батареи потеряют до 80% своего жизненного цикла при аналогичной температуре.

Еще одна проблема — вес аккумуляторов.При аналогичной емкости свинцово-кислотные аккумуляторы весят значительно больше.По этой причине им часто требуется специальное оборудование и более длительное время установки, что может привести к меньшему количеству человеко-часов, затрачиваемых на работу.

Еще один вопрос – безопасность труда.В целом батареи LiFePO4 безопаснее свинцово-кислотных.Согласно рекомендациям OSHA, свинцово-кислотные аккумуляторы должны храниться в специальном помещении с оборудованием, предназначенным для удаления опасных паров.Это приводит к дополнительным затратам и сложности в промышленной эксплуатации.

Заключение

Литий-ионные аккумуляторы имеют явное преимущество в промышленных условиях и для тихоходных электромобилей.Они служат дольше, что позволяет экономить деньги пользователей.Эти батареи также не требуют обслуживания, что особенно важно в промышленных условиях, где экономия средств имеет первостепенное значение.