Cilat janë bateritë e litiumit jon

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

Si funksionojnë bateritë litium-jon?

Bateritë litium-jon përbëhen nga një ose qeliza të shumta litium-jon. Ato gjithashtu përmbajnë një bord qark mbrojtës për të parandaluar mbingarkesën. Qelizat quhen bateri dikur të instaluara në një zorrë me një tabelë qarku mbrojtës.

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

Nr. Një bateri litium dhe një bateri litium-jon janë shumë të ndryshme. Dallimi kryesor është se këto të fundit janë të rimbushshme. Një tjetër ndryshim i madh është jeta e raftit. Një bateri litiumi mund të zgjasë deri në 12 vjet të papërdorura, ndërsa bateritë litium-jon kanë një jetë të gjatë deri në 3 vjet.

Cilat janë përbërësit kryesorë të baterive të litiumit jon

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

Anodë

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

Katodë

Katoda është ajo që përcakton kapacitetin dhe tensionin e qelizës. Prodhon jone litiumi kur shkarkon baterinë.

Elektrolit

Elektroliti është një material, i cili shërben si kanal për jonet e litiumit për të lëvizur midis katodës dhe anodës. Isshtë i përbërë 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.

Bateritë litium-jon funksionojnë duke lëvizur jonet e litiumit nga katoda në anodë dhe anasjelltas përmes elektrolitit. Ndërsa lëvizin jonet, ata aktivizojnë elektrone të lira në anodë, duke krijuar një ngarkesë në koleksionistin aktual pozitiv. Këto elektrone rrjedhin nëpër pajisje, një telefon ose karrocë golfi, në kolektorin negativ dhe kthehen në katodë. Rrjedha e lirë e elektroneve brenda baterisë parandalohet 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. Kur shkarkoni, jonet e litiumit lëvizin nga anoda në katodë, e cila gjeneron një rrjedhë të rrymës.

Kur u shpikën bateritë litium-jon?

Bateritë litium-jon u konceptuan për herë të parë në vitet 70 nga kimisti anglez Stanley Whitingham. Gjatë eksperimenteve të tij, shkencëtarët hetuan kimista të ndryshme për një bateri që mund të rimbush vetë. Gjyqi i tij i parë përfshinte disulfidin e titanit dhe litiumin si elektroda. Sidoqoftë, bateritë do të qarkullonin dhe shpërthejnë.

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

Në vitet '90, teknologjia litium-jon filloi të fitojë tërheqje, duke u bërë shpejt një burim popullor i energjisë deri në fund të dekadës. Ajo shënoi herën e parë që teknologjia u komercializua nga Sony. Ai rekord i dobët i sigurisë së baterive litium shkaktoi zhvillimin e baterive litium-jon.

Ndërsa bateritë e litiumit mund të mbajnë një densitet më të lartë të energjisë, ato janë të pasigurta gjatë karikimit dhe shkarkimit. Nga ana tjetër, bateritë litium-jon janë mjaft të sigurta për tu ngarkuar dhe shkarkuar kur përdoruesit i përmbahen udhëzimeve themelore të sigurisë.

Cila është kimia më e mirë e litiumit jon?

Ekzistojnë lloje të shumta të kimistrive të baterive litium-jon. Ato të disponueshme komerciale janë:

Titanat litiumi
Oksid alumini kobalt litium nikel
Lithium nikel mangan oksid kobalti
Oksidi i manganit të litiumit (LMO)
Oksid kobalti litium
Fosfat i hekurit të litiumit (LIFEPO4)

Ekzistojnë lloje të shumta të kimistrive për bateritë litium-jon. Secila prej tyre ka lartësitë dhe dobësitë e tij. Sidoqoftë, disa janë të përshtatshme vetëm për raste të përdorimit specifik. Si i tillë, lloji që ju zgjidhni do të varet nga nevojat tuaja për energji, buxheti, toleranca e sigurisë dhe rasti i përdorimit specifik.

Sidoqoftë, bateritë LIFEPO4 janë opsioni më i disponueshëm komercial. Këto bateri përmbajnë një elektrodë karboni grafit, e cila shërben si anodë, dhe fosfat si katodë. Ata kanë një jetë të ciklit të gjatë deri në 10,000 cikle.

Për më tepër, ato ofrojnë një stabilitet të madh termik dhe mund të trajtojnë me siguri kërkesa të shkurtra në kërkesë. Bateritë LIFEPO4 vlerësohen për një prag termik të arratisur deri në 510 gradë Fahrenheit, më i larti i çdo lloji të baterisë litium-jon të disponueshme komerciale.

Avantazhet e baterive LifePo4

Në krahasim me acidin e plumbit dhe bateritë e tjera me bazë litium, bateritë e fosfatit të hekurit litium kanë një avantazh të madh. Ata ngarkojnë dhe shkarkojnë në mënyrë efikase, zgjasin më gjatë, dhe mund të thellë Cyçajpa humbur kapacitetin. Këto avantazhe nënkuptojnë që bateritë ofrojnë kursime të mëdha të kostos gjatë jetës së tyre në krahasim me llojet e tjera të baterive. Më poshtë është një vështrim në avantazhet specifike të këtyre baterive në automjete me shpejtësi të ulët dhe pajisje industriale.

Bateria LifePo4 në automjete me shpejtësi të ulët

Automjetet elektrike me shpejtësi të ulët (LEV) janë automjete me katër rrota që peshojnë më pak se 3000 paund. Ato mundësohen nga bateritë 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 përzënë rreth një kursi golfi me 18 vrima pa pasur nevojë të rimbushni.

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

Bateria gjithashtu duhet të jetë në gjendje të funksionojë në kushte të larmishme të motit. Për shembull, duhet t'ju lejojë të golfi si në nxehtësinë e verës ashtu edhe në vjeshtë kur ulen temperaturat.

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

Një nga markat më të mira që plotëson të gjitha këto kushte themelore por të rëndësishme është Roypow. Linja e tyre e baterive litium LIFEPO4 vlerësohet për temperaturat prej 4 ° F deri në 131 ° F. Bateritë vijnë me një sistem të ndërtuar të menaxhimit të baterive dhe janë jashtëzakonisht të lehta për t’u instaluar.

Aplikime industriale për bateritë e litiumit jon

Bateritë litium-jon janë një mundësi popullore në aplikimet industriale. Kimi më e zakonshme e përdorur është bateritë LifePo4. Disa nga pajisjet më të zakonshme për të përdorur këto bateri janë:

Forklift të ngushtë të rreshtit
Forklift të balancuara
3 forklift me rrota
Stackers Walkie
Kalëruesit e fundit dhe qendra

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

Kapacitet dhe jetëgjatësi e lartë

Bateritë litium-jon kanë një densitet dhe jetëgjatësi më të madhe të energjisë në krahasim me bateritë e acidit plumbi. Ata mund të peshojnë një të tretën e peshës dhe të japin të njëjtën prodhim.

Cikli i tyre i jetës është një avantazh tjetër i madh. Për një operacion industrial, qëllimi është të mbani në minimum kostot e përsëritura afatshkurtra. Me bateritë litium-jon, bateritë e pirunit mund të zgjasin tre herë më gjatë, duke çuar në kursime të mëdha të kostos në planin afatgjatë.

Ata gjithashtu mund të operojnë me një thellësi më të madhe të shkarkimit deri në 80% pa ndonjë ndikim në kapacitetin e tyre. Kjo ka një avantazh tjetër në kursimet e kohës. Operacionet nuk kanë nevojë të ndalojnë në mes të rrugës për të shkëmbyer bateritë, të cilat mund të çojnë në mijëra orë njerëzore të kursyera për një periudhë mjaft të madhe.

Karikim me shpejtësi të lartë

Me bateritë industriale të acidit plumb, koha normale e karikimit është rreth tetë orë. Kjo barazohet me një ndërrim të tërë 8-orësh, ku bateria është e padisponueshme për përdorim. Si pasojë, një menaxher duhet të llogarisë për këtë kohë joproduktive dhe të blejë bateri shtesë.

Me bateritë LifePo4, kjo nuk është një sfidë. Një shembull i mirë ështëRoypow Industrial LifePo4 Lithium Bateritë, të cilat ngarkojnë katër herë më shpejt sesa bateritë e acidit plumb. Një përfitim tjetër është aftësia për të qëndruar efikas gjatë shkarkimit. Bateritë e acidit plumb shpesh vuajnë një vonesë në performancë ndërsa ato shkarkojnë.

Linja Roypow e baterive industriale gjithashtu nuk ka çështje kujtese, falë një sistemi efikas të menaxhimit të baterive. Bateritë e acidit plumb shpesh vuajnë nga kjo çështje, gjë që mund të çojë në dështim për të arritur kapacitetin e plotë.

Me kalimin e kohës, ajo shkakton sulfacion, i cili mund të shkurtojë jetëgjatësinë e tyre tashmë të shkurtër në gjysmë. Ështja shpesh ndodh kur bateritë e acidit plumb ruhen pa një ngarkesë të plotë. Bateritë e litiumit mund të ngarkohen në interval të shkurtër dhe të ruhen me çdo kapacitet mbi zero pa ndonjë problem.

Siguria dhe trajtimi

Bateritë LifePo4 kanë një avantazh të madh në mjediset industriale. Së pari, ata kanë një stabilitet të madh termik. Këto bateri mund të funksionojnë në temperatura deri në 131 ° F pa pësuar dëme. Bateritë e acidit plumb 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 të baterisë, bateritë e acidit të plumbit peshojnë ndjeshëm më shumë. Si e tillë, ata shpesh kanë nevojë për pajisje specifike dhe kohë më të gjatë instalimi, të cilat mund të çojnë në më pak orë njeriu të shpenzuar në punë.

Një çështje tjetër është siguria e punëtorit. Në përgjithësi, bateritë LIFEPO4 janë më të sigurta se bateritë e acidit plumb. Sipas udhëzimeve të OSHA, bateritë e acidit plumb duhet të ruhen në një dhomë të veçantë me pajisje të dizajnuara për të eleminuar tymrat e rrezikshëm. Kjo prezanton një kosto dhe kompleksitet shtesë në një operacion industrial.

Përfundim

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