Шта су литијум-јонске батерије

Литијум-јонске батерије су популарна врста хемије батерија. Главна предност ових батерија је то што се могу пунити. Због ове карактеристике, они се данас налазе у већини потрошачких уређаја који користе батерију. Могу се наћи у телефонима, електричним возилима и колицима за голф на батерије.

Како раде литијум-јонске батерије?

Литијум-јонске батерије се састоје од једне или више литијум-јонских ћелија. Такође садрже заштитну плочу за спречавање прекомерног пуњења. Ћелије се називају батеријама када се једном уграде у кућиште са заштитном плочом.

Да ли су литијум-јонске батерије исте као и литијумске батерије?

Не. Литијумска батерија и литијум-јонска батерија се знатно разликују. Главна разлика је у томе што се ови други могу пунити. Још једна велика разлика је рок трајања. Литијумска батерија може да траје до 12 година некоришћена, док литијум-јонске батерије имају рок трајања до 3 године.

Које су кључне компоненте литијум-јонских батерија

Литијум-јонске ћелије имају четири главне компоненте. ово су:

Анода

Анода омогућава струји да се креће из батерије у спољашње коло. Такође складишти литијум јоне приликом пуњења батерије.

Катода

Катода је оно што одређује капацитет и напон ћелије. Приликом пражњења батерије производи литијум јоне.

Електролит

Електролит је материјал који служи као провод за кретање литијум јона између катоде и аноде. Састоји се од соли, адитива и разних растварача.

Тхе Сепаратор

Последњи део у литијум-јонској ћелији је сепаратор. Делује као физичка баријера која држи катоду и аноду одвојено.

Литијум-јонске батерије раде тако што померају литијум јоне са катоде на аноду и обрнуто преко електролита. Док се јони крећу, они активирају слободне електроне у аноди, стварајући наелектрисање на позитивном колектору струје. Ови електрони теку кроз уређај, телефон или колица за голф, до негативног колектора и назад у катоду. Слободан проток електрона унутар батерије спречава сепаратор, терајући их ка контактима.

Када пуните литијум-јонску батерију, катода ће ослободити литијум јоне и они се крећу према аноди. Приликом пражњења, литијум јони се крећу од аноде до катоде, што генерише ток струје.

Када су изумљене литијум-јонске батерије?

Литијум-јонске батерије први је осмислио 70-их година енглески хемичар Стенли Витингем. Током његових експеримената, научници су истраживали различите хемије за батерију која би се могла сама пунити. Његово прво испитивање укључивало је титанијум дисулфид и литијум као електроде. Међутим, батерије би се кратко спојиле и експлодирале.

У 80-им годинама, други научник, Џон Б. Гуденаф, прихватио се изазова. Убрзо након тога, Акира Иосхино, јапански хемичар, започео је истраживање технологије. Иосхино и Гооденоугх су доказали да је литијум метал био главни узрок експлозија.

Током 90-их, литијум-јонска технологија је почела да добија на снази, брзо је постала популаран извор енергије до краја деценије. То је био први пут да је Сони комерцијализовао технологију. Та лоша безбедносна евиденција литијумских батерија подстакла је развој литијум-јонских батерија.

Док литијумске батерије могу имати већу густину енергије, оне су несигурне током пуњења и пражњења. С друге стране, литијум-јонске батерије су прилично безбедне за пуњење и пражњење када се корисници придржавају основних безбедносних смерница.

Која је најбоља хемија литијум јона?

Постоје бројне врсте хемијских литијум-јонских батерија. Комерцијално доступне су:

Литхиум Титанате
Литијум никл кобалт алуминијум оксид
Литијум никл манган кобалт оксид
литијум манган оксид (ЛМО)
Литијум кобалт оксид
Литијум гвожђе фосфат (ЛиФеПО4)

Постоје бројне врсте хемије за литијум-јонске батерије. Сваки од њих има своје предности и недостатке. Међутим, неки су погодни само за специфичне случајеве употребе. Као такав, тип који одаберете зависиће од ваших потреба за енергијом, буџета, толеранције сигурности и специфичног случаја употребе.

Међутим, ЛиФеПО4 батерије су комерцијално најдоступнија опција. Ове батерије садрже графитну угљеничну електроду, која служи као анода, а фосфат као катода. Имају дуг животни век до 10.000 циклуса.

Поред тога, нуде одличну термичку стабилност и могу безбедно да поднесу кратке скокове потражње. ЛиФеПО4 батерије су оцењене за температурни праг до 510 степени Фаренхајта, највиши од свих комерцијално доступних литијум-јонских батерија.

Предности ЛиФеПО4 батерија

У поређењу са оловном киселином и другим батеријама на бази литијума, литијум-гвожђе-фосфатне батерије имају огромну предност. Ефикасно се пуне и празне, дуже трају и могу дубоко да се празнецлебез губитка капацитета. Ове предности значе да батерије нуде огромне уштеде током свог животног века у поређењу са другим типовима батерија. Испод је поглед на специфичне предности ових батерија у моторним возилима мале брзине и индустријској опреми.

ЛиФеПО4 батерија у возилима са малим брзинама

Електрична возила мале брзине (ЛЕВ) су возила на четири точка која теже мање од 3000 фунти. Напајају их електричне батерије, што их чини популарним избором за колица за голф и друге рекреативне намене.

Када бирате опцију батерије за ваш ЛЕВ, једно од најважнијих разматрања је дуговечност. На пример, колица за голф на батерије треба да имају довољно снаге да се возе по голф терену са 18 рупа без потребе за допуном.

Још једно важно питање је распоред одржавања. Добра батерија не би требало да захтева одржавање да би се обезбедило максимално уживање у вашим лежерним активностима.

Батерија такође треба да буде у стању да ради у различитим временским условима. На пример, требало би да вам омогући да играте голф и на летњој врућини и у јесен када температуре падну.

Добра батерија такође треба да има контролни систем који обезбеђује да се не прегрева или охлади превише, смањујући њен капацитет.

Један од најбољих брендова који испуњава све ове основне, али важне услове је РОИПОВ. Њихова линија ЛиФеПО4 литијумских батерија је оцењена за температуре од 4°Ф до 131°Ф. Батерије долазе са уграђеним системом за управљање батеријама и изузетно су једноставне за инсталирање.

Индустријске примене за литијум-јонске батерије

Литијум-јонске батерије су популарна опција у индустријским апликацијама. Најчешћа хемија која се користи су ЛиФеПО4 батерије. Неке од најчешћих уређаја за коришћење ових батерија су:

Виљушкари уских пролаза
Контраутежни виљушкари
Виљушкари са 3 точка
Валкие стацкерс
Крајњи и средишњи јахачи

Постоји много разлога зашто литијум-јонске батерије постају све популарније у индустријским окружењима. Главни су:

Висок капацитет и дуговечност

Литијум-јонске батерије имају већу густину енергије и дуговечност у поређењу са оловно-киселинским батеријама. Они могу тежити трећину тежине и испоручити исти учинак.

Њихов животни циклус је још једна велика предност. За индустријску операцију, циљ је да се краткорочни периодични трошкови сведу на минимум. Са литијум-јонским батеријама, батерије за виљушкаре могу трајати три пута дуже, што дугорочно доводи до огромних уштеда.

Такође могу да раде на већој дубини пражњења до 80% без икаквог утицаја на њихов капацитет. То има још једну предност у уштеди времена. Операције не морају да се заустављају на пола пута да би се замениле батерије, што може довести до уштеде хиљада радних сати током довољно дугог периода.

Пуњење велике брзине

Код индустријских оловно-киселинских батерија, нормално време пуњења је око осам сати. То је једнако целој смени од 8 сати у којој батерија није доступна за употребу. Сходно томе, менаџер мора да узме у обзир овај застој и да купи додатне батерије.

Са ЛиФеПО4 батеријама то није изазов. Добар пример јеРОИПОВ индустријске ЛифеПО4 литијумске батерије, који се пуне четири пута брже од оловних батерија. Још једна предност је способност да остане ефикасан током пражњења. Оловне батерије често заостају у перформансама док се празне.

РОИПОВ линија индустријских батерија такође нема проблема са меморијом, захваљујући ефикасном систему управљања батеријама. Оловне батерије често пате од овог проблема, што може довести до неуспеха у достизању пуног капацитета.

Временом изазива сулфацију, што може преполовити њихов ионако кратак животни век. Проблем се често јавља када се оловне батерије чувају без потпуног пуњења. Литијумске батерије се могу пунити у кратким интервалима и складиштити у било ком капацитету изнад нуле без икаквих проблема.

Безбедност и руковање

ЛиФеПО4 батерије имају огромну предност у индустријским окружењима. Прво, имају велику термичку стабилност. Ове батерије могу да раде на температурама до 131°Ф без икаквих оштећења. Оловне батерије би изгубиле до 80% свог животног циклуса на сличној температури.

Друго питање је тежина батерија. За сличан капацитет батерије, оловне батерије теже знатно више. Као такви, често им је потребна посебна опрема и дуже време инсталације, што може довести до мање радних сати утрошених на посао.

Друго питање је безбедност радника. Генерално, ЛиФеПО4 батерије су безбедније од оловних батерија. Према смерницама ОСХА, оловне батерије морају да се чувају у посебној просторији са опремом дизајнираном да елиминише опасна испарења. То уводи додатне трошкове и сложеност у индустријску операцију.

Закључак

Литијум-јонске батерије имају јасну предност у индустријским окружењима и за електрична возила мале брзине. Трају дуже, а самим тим штеде новац корисницима. Ове батерије такође не захтевају одржавање, што је посебно важно у индустријском окружењу где је уштеда најважнија.