Çfarë janë bateritë litium-jon

Bateritë litium-jon janë një lloj i njohur i kimisë së baterive. Një avantazh i madh që ofrojnë këto bateri është se ato janë të rikarikueshme. Për shkak të kësaj veçorie, ato gjenden në shumicën e pajisjeve të konsumit sot që përdorin bateri. Ato mund të gjenden në telefona, automjete elektrike dhe karroca golfi me bateri.

Si funksionojnë bateritë litium-jon?

Bateritë litium-jon përbëhen nga një ose disa qeliza litium-jon. Ato përmbajnë gjithashtu një bord qarku mbrojtës për të parandaluar mbingarkimin. Qelizat quhen bateri pasi të instalohen në një shtresë me një bord qarku mbrojtës.

A janë bateritë litium-jon të njëjta me bateritë litium?

Jo. Një bateri litium dhe një bateri litium-jon janë shumë të ndryshme. Dallimi kryesor është se këto të fundit janë të rikarikueshme. Një tjetër ndryshim i madh është afati i ruajtjes. Një bateri litium mund të zgjasë deri në 12 vjet e papërdorur, ndërsa bateritë litium-jon kanë një jetëgjatësi deri në 3 vjet.

Cilët janë përbërësit kryesorë të baterive litium-jon

Qelizat litium-jon kanë katër përbërës kryesorë. Këto janë:

Anoda

Anoda lejon që elektriciteti të lëvizë nga bateria në një qark të jashtëm. Ai gjithashtu ruan jonet e litiumit kur ngarkon baterinë.

Katodë

Katoda është ajo që përcakton kapacitetin dhe tensionin e qelizës. Ai prodhon jone litium kur shkarkon baterinë.

Elektrolit

Elektroliti është një material, i cili shërben si një kanal për lëvizjen e joneve të litiumit midis katodës dhe anodës. Ai përbëhet nga kripëra, aditivë dhe tretës të ndryshëm.

Ndarësi

Pjesa e fundit në një qelizë litium-jon është ndarësi. Ajo vepron si një pengesë fizike për të mbajtur katodën dhe anodën larg.

Bateritë litium-jon funksionojnë duke lëvizur jonet e litiumit nga katoda në anodë dhe anasjelltas nëpërmjet elektrolitit. Ndërsa jonet lëvizin, ato aktivizojnë elektronet e lira në anodë, duke krijuar një ngarkesë në kolektorin e rrymës pozitive. Këto elektrone rrjedhin përmes pajisjes, një telefoni ose karroce golfi, në kolektorin negativ dhe përsëri në katodë. Rrjedha e lirë e elektroneve brenda baterisë pengohet nga ndarësi, duke i detyruar ato drejt kontakteve.

Kur ngarkoni një bateri litium-jon, katoda do të lëshojë jonet e litiumit dhe ato lëvizin drejt anodës. Gjatë shkarkimit, jonet e litiumit lëvizin nga anoda në katodë, e cila gjeneron një rrjedhë rryme.

Kur u shpikën bateritë litium-jon?

Bateritë litium-jon u konceptuan për herë të parë në vitet '70 nga kimisti anglez Stanley Whittingham. Gjatë eksperimenteve të tij, shkencëtarët hetuan kimi të ndryshme për një bateri që mund të rikarikohej vetë. Prova e tij e parë përfshinte disulfidin e titanit dhe litiumin si elektroda. Megjithatë, bateritë do të lidheshin të shkurtër dhe do të shpërthyen.

Në vitet '80, një tjetër shkencëtar, John B. Goodenough, mori sfidën. Menjëherë pas kësaj, Akira Yoshino, një kimist japonez, filloi kërkimin mbi teknologjinë. Yoshino dhe Goodenough vërtetuan se metali litium ishte shkaku kryesor i shpërthimeve.

Në vitet '90, teknologjia litium-jon filloi të fitonte tërheqje, duke u bërë shpejt një burim popullor energjie deri në fund të dekadës. Kjo shënoi herën e parë që teknologjia u komercializua nga Sony. Ky rekord i dobët i sigurisë së baterive litium nxiti zhvillimin e baterive litium-jon.

Ndërsa bateritë e litiumit mund të mbajnë një densitet më të lartë energjie, ato janë të pasigurta gjatë karikimit dhe shkarkimit. Nga ana tjetër, bateritë litium-jon janë mjaft të sigurta për t'u ngarkuar dhe shkarkuar kur përdoruesit u përmbahen udhëzimeve bazë të sigurisë.

Cila është kimia më e mirë e joneve të litiumit?

Ka shumë lloje të kimisë së baterive litium-jon. Ato të disponueshme në treg janë:

Titanat litium
Oksid alumini i litium nikel kobalt
Oksidi i kobaltit të litium nikelit mangan
Oksidi i litium manganit (LMO)
Oksidi i litiumit të kobaltit
Fosfat Litium Hekuri (LiFePO4)

Ekzistojnë lloje të shumta kimike për bateritë litium-jon. Secili ka të mirat dhe të këqijat e veta. Megjithatë, disa janë të përshtatshme vetëm për raste të veçanta përdorimi. Si i tillë, lloji që zgjidhni do të varet nga nevojat tuaja për energji, buxheti, toleranca e sigurisë dhe rasti specifik i përdorimit.

Megjithatë, bateritë LiFePO4 janë opsioni më i disponueshëm në treg. Këto bateri përmbajnë një elektrodë karboni grafit, e cila shërben si anodë, dhe fosfat si katodë. Ata kanë një jetë të gjatë cikli deri në 10,000 cikle.

Për më tepër, ato ofrojnë stabilitet të madh termik dhe mund të përballojnë me siguri rritjet e shkurtra të kërkesës. Bateritë LiFePO4 vlerësohen për një prag të largimit termik deri në 510 gradë Fahrenheit, më i larti nga çdo lloj baterie litium-jon në treg.

Avantazhet e baterive LiFePO4

Krahasuar me acidin e plumbit dhe bateritë e tjera me bazë litium, bateritë me fosfat hekuri litium kanë një avantazh të madh. Ata ngarkohen dhe shkarkohen në mënyrë efikase, zgjasin më gjatë dhe mund të ngrihen thellëclepa humbur kapacitetin. Këto avantazhe nënkuptojnë se bateritë ofrojnë kursime të mëdha në kosto gjatë jetës së tyre në krahasim me llojet e tjera të baterive. Më poshtë është një vështrim në avantazhet specifike të këtyre baterive në automjetet me fuqi të ulët dhe pajisjet industriale.

Bateria LiFePO4 në automjetet me shpejtësi të ulët

Automjetet elektrike me shpejtësi të ulët (LEV) janë automjete me katër rrota që peshojnë më pak se 3000 paund. Ato ushqehen me bateri elektrike, gjë që i bën ata një zgjedhje popullore për karrocat e golfit dhe përdorime të tjera rekreative.

Kur zgjidhni opsionin e baterisë për LEV-in tuaj, një nga konsideratat më të rëndësishme është jetëgjatësia. Për shembull, karrocat e golfit me bateri duhet të kenë fuqi të mjaftueshme për të lëvizur nëpër një fushë golfi me 18 vrima pa pasur nevojë të rimbushen.

Një konsideratë tjetër e rëndësishme është orari i mirëmbajtjes. Një bateri e mirë nuk duhet të kërkojë mirëmbajtje për të siguruar kënaqësi maksimale të aktivitetit tuaj të lirë.

Bateria gjithashtu duhet të jetë në gjendje të funksionojë në kushte të ndryshme të motit. Për shembull, duhet t'ju lejojë të bëni golf si në vapën e verës ashtu edhe në vjeshtë kur temperaturat bien.

Një bateri e mirë duhet të vijë gjithashtu me një sistem kontrolli që siguron që ajo të mos nxehet ose ftohet shumë, duke degraduar kapacitetin e saj.

Një nga markat më të mira që plotëson të gjitha këto kushte themelore, por të rëndësishme është ROYPOW. Linja e tyre e baterive të litiumit LiFePO4 vlerësohet për temperaturat nga 4°F deri në 131°F. Bateritë vijnë me një sistem të integruar të menaxhimit të baterive dhe janë jashtëzakonisht të lehta për t'u instaluar.

Aplikime industriale për bateritë litium-jon

Bateritë litium-jon janë një opsion popullor në aplikimet industriale. Kimia më e zakonshme e përdorur janë bateritë LiFePO4. Disa nga pajisjet më të zakonshme për të përdorur këto bateri janë:

Forklifta me rresht të ngushtë
Forklift të kundërbalancuar
3 Forklift me rrota
Stackers Walkie
Kalorës fund dhe qendër

Ka shumë arsye pse bateritë me jon litium po rriten në popullaritet në mjediset industriale. Ato kryesore janë:

Kapacitet i lartë dhe jetëgjatësi

Bateritë litium-jon kanë një densitet më të madh energjie dhe jetëgjatësi në krahasim me bateritë me acid plumbi. Ata mund të peshojnë një të tretën e peshës dhe të japin të njëjtin rezultat.

Cikli i tyre i jetës është një tjetër avantazh i madh. Për një operacion industrial, qëllimi është mbajtja e kostove të përsëritura afatshkurtra në minimum. Me bateritë litium-jon, bateritë e pirunit mund të zgjasin tre herë më shumë, duke çuar në kursime të mëdha kostoje në afat të gjatë.

Ato gjithashtu mund të funksionojnë në një thellësi më të madhe shkarkimi deri në 80% pa ndonjë ndikim në kapacitetin e tyre. Kjo ka një avantazh tjetër në kursimin e kohës. Operacionet nuk kanë nevojë të ndalen në mes të rrugës për të ndërruar bateritë, gjë që mund të çojë në kursimin e mijëra orëve të punës gjatë një periudhe mjaft të madhe.

Karikimi me shpejtësi të lartë

Me bateritë industriale me acid plumbi, koha normale e karikimit është rreth tetë orë. Kjo është e barabartë me një ndërrim të tërë 8-orësh ku bateria nuk është e disponueshme për përdorim. Rrjedhimisht, një menaxher duhet të llogarisë këtë kohë joproduktive dhe të blejë bateri shtesë.

Me bateritë LiFePO4, kjo nuk është një sfidë. Një shembull i mirë ështëBateritë litium ROYPOW industrial LifePO4, të cilat ngarkohen katër herë më shpejt se bateritë me acid plumbi. Një përfitim tjetër është aftësia për të mbetur efikas gjatë shkarkimit. Bateritë e acidit të plumbit shpesh vuajnë nga një vonesë në performancë ndërsa shkarkohen.

Linja ROYPOW e baterive industriale gjithashtu nuk ka probleme me kujtesën, falë një sistemi efikas të menaxhimit të baterive. Bateritë e acidit të plumbit shpesh vuajnë nga ky problem, gjë që mund të çojë në dështimin për të arritur kapacitetin e plotë.

Me kalimin e kohës, ajo shkakton sulfatim, i cili mund të përgjysmojë jetëgjatësinë e tyre tashmë të shkurtër. Problemi ndodh shpesh kur bateritë e acidit të plumbit ruhen pa ngarkesë të plotë. Bateritë e litiumit mund të karikohen në intervale të shkurtra dhe mund të ruhen në çdo kapacitet mbi zero pa asnjë problem.

Siguria dhe Trajtimi

Bateritë LiFePO4 kanë një avantazh të madh në mjediset industriale. Së pari, ata kanë qëndrueshmëri të madhe termike. Këto bateri mund të funksionojnë në temperatura deri në 131°F pa pësuar asnjë dëmtim. Bateritë e acidit të plumbit do të humbnin deri në 80% të ciklit të tyre të jetës në një temperaturë të ngjashme.

Një çështje tjetër është pesha e baterive. Për një kapacitet të ngjashëm baterie, bateritë me acid plumbi peshojnë dukshëm më shumë. Si të tilla, ata shpesh kanë nevojë për pajisje specifike dhe kohë më të gjatë instalimi, gjë që mund të çojë në më pak orë pune të shpenzuara në punë.

Një çështje tjetër është siguria e punëtorëve. Në përgjithësi, bateritë LiFePO4 janë më të sigurta se bateritë me acid plumbi. Sipas udhëzimeve të OSHA, bateritë e acidit të plumbit duhet të ruhen në një dhomë të veçantë me pajisje të dizajnuara për të eliminuar tymrat e rrezikshëm. Kjo sjell një kosto dhe kompleksitet shtesë në një operacion industrial.

konkluzioni

Bateritë litium-jon kanë një avantazh të qartë në mjediset industriale dhe për automjetet elektrike me shpejtësi të ulët. Ato zgjasin më shumë, duke kursyer paratë e përdoruesve. Këto bateri janë gjithashtu zero mirëmbajtje, gjë që është veçanërisht e rëndësishme në një mjedis industrial ku kursimi i kostos është parësor.