Vad är litiumjonbatterier

Litiumjonbatterier är en populär typ av batterikemi. En stor fördel med dessa batterier är att de är uppladdningsbara. På grund av denna funktion finns de i de flesta konsumentenheter idag som använder ett batteri. De kan hittas i telefoner, elfordon och batteridrivna golfbilar.

Hur fungerar litiumjonbatterier?

Litiumjonbatterier består av en eller flera litiumjonceller. De innehåller också ett skyddande kretskort för att förhindra överladdning. Cellerna kallas batterier när de väl installerats i ett hölje med ett skyddande kretskort.

Är litiumjonbatterier samma sak som litiumbatterier?

Nej. Ett litiumbatteri och ett litiumjonbatteri är väldigt olika. Den största skillnaden är att de senare är uppladdningsbara. En annan stor skillnad är hållbarheten. Ett litiumbatteri kan hålla i upp till 12 år oanvänt, medan litiumjonbatterier har en hållbarhet på upp till 3 år.

Vilka är nyckelkomponenterna i litiumjonbatterier

Litiumjonceller har fyra huvudkomponenter. Dessa är:

Anod

Anoden tillåter elektricitet att flytta från batteriet till en extern krets. Den lagrar även litiumjoner när du laddar batteriet.

Katod

Katoden är det som bestämmer cellens kapacitet och spänning. Den producerar litiumjoner när batteriet laddas ur.

Elektrolyt

Elektrolyten är ett material som fungerar som en ledning för litiumjoner att röra sig mellan katoden och anoden. Den består av salter, tillsatser och olika lösningsmedel.

Separatorn

Den sista biten i en litiumjoncell är separatorn. Det fungerar som en fysisk barriär för att hålla isär katoden och anoden.

Litiumjonbatterier fungerar genom att litiumjoner flyttas från katoden till anoden och vice versa via elektrolyten. När jonerna rör sig aktiverar de fria elektroner i anoden, vilket skapar en laddning vid den positiva strömkollektorn. Dessa elektroner strömmar genom enheten, en telefon eller golfbil, till den negativa kollektorn och tillbaka in i katoden. Det fria flödet av elektroner inuti batteriet förhindras av separatorn, vilket tvingar dem mot kontakterna.

När du laddar ett litiumjonbatteri kommer katoden att släppa ut litiumjoner, och de rör sig mot anoden. Vid urladdning rör sig litiumjoner från anoden till katoden, vilket genererar ett strömflöde.

När uppfanns litiumjonbatterier?

Litiumjonbatterier skapades först på 70-talet av den engelske kemisten Stanley Whittingham. Under hans experiment undersökte forskarna olika kemier för ett batteri som kunde ladda sig själv. Hans första försök involverade titandisulfid och litium som elektroder. Batterierna skulle dock kortsluta och explodera.

På 80-talet antog en annan vetenskapsman, John B. Goodenough, utmaningen. Strax efter började Akira Yoshino, en japansk kemist, forskning om tekniken. Yoshino och Goodenough bevisade att litiummetall var den främsta orsaken till explosioner.

På 90-talet började litiumjontekniken få dragkraft och blev snabbt en populär kraftkälla i slutet av decenniet. Det var första gången som teknologin kommersialiserats av Sony. Det dåliga säkerhetsresultatet för litiumbatterier ledde till utvecklingen av litiumjonbatterier.

Medan litiumbatterier kan hålla en högre energitäthet, är de osäkra under laddning och urladdning. Å andra sidan är litiumjonbatterier ganska säkra att ladda och ladda ur när användare följer grundläggande säkerhetsriktlinjer.

Vilken är den bästa litiumjonkemin?

Det finns många typer av litiumjonbatterier. De kommersiellt tillgängliga är:

Litiumtitanat
Litium Nickel Kobolt Aluminiumoxid
Litium Nickel Mangan Koboltoxid
Litium Mangan Oxide (LMO)
Litiumkoboltoxid
Litiumjärnfosfat (LiFePO4)

Det finns många typer av kemi för litiumjonbatterier. Var och en har sina upp- och nackdelar. Vissa är dock endast lämpliga för specifika användningsfall. Som sådan kommer typen du väljer att bero på ditt energibehov, budget, säkerhetstolerans och specifika användningsfall.

LiFePO4-batterier är dock det mest kommersiellt tillgängliga alternativet. Dessa batterier innehåller en grafitkolelektrod, som fungerar som anod, och fosfat som katod. De har en lång livslängd på upp till 10 000 cykler.

Dessutom erbjuder de stor termisk stabilitet och kan säkert hantera korta överspänningar i efterfrågan. LiFePO4-batterier är klassade för en termisk runaway-tröskel på upp till 510 grader Fahrenheit, den högsta av alla kommersiellt tillgängliga litiumjonbatterier.

Fördelar med LiFePO4-batterier

Jämfört med blysyra och andra litiumbaserade batterier har litiumjärnfosfatbatterier en enorm fördel. De laddar och laddar ur effektivt, håller längre och kan djupcycleutan att tappa kapacitet. Dessa fördelar gör att batterierna ger enorma kostnadsbesparingar över sin livstid jämfört med andra batterityper. Nedan är en titt på de specifika fördelarna med dessa batterier i låghastighetsmotorfordon och industriell utrustning.

LiFePO4-batteri i låghastighetsfordon

Låghastighets elektriska fordon (LEVs) är fyrhjuliga fordon som väger mindre än 3000 pounds. De drivs av elektriska batterier, vilket gör dem till ett populärt val för golfbilar och andra fritidsändamål.

När du väljer batterialternativ för din LEV är en av de viktigaste övervägandena livslängden. Till exempel bör batteridrivna golfbilar ha tillräckligt med kraft för att köra runt en 18-håls golfbana utan att behöva ladda om.

En annan viktig faktor är underhållsschemat. Ett bra batteri bör inte kräva något underhåll för att säkerställa maximal njutning av din lugna aktivitet.

Batteriet ska också kunna fungera i varierande väderförhållanden. Till exempel bör det tillåta dig att spela golf både i sommarvärmen och på hösten när temperaturen sjunker.

Ett bra batteri bör också komma med ett kontrollsystem som säkerställer att det inte överhettas eller kyler för mycket, vilket försämrar dess kapacitet.

Ett av de bästa märkena som uppfyller alla dessa grundläggande men viktiga villkor är ROYPOW. Deras linje med LiFePO4-litiumbatterier är klassade för temperaturer på 4°F till 131°F. Batterierna kommer med ett inbyggt batterihanteringssystem och är extremt enkla att installera.

Industriella tillämpningar för litiumjonbatterier

Litiumjonbatterier är ett populärt alternativ i industriella tillämpningar. Den vanligaste kemin som används är LiFePO4-batterier. Några av de vanligaste utrustningarna för att använda dessa batterier är:

Smalgångsgaffeltruckar
Motbalanserade gaffeltruckar
3-hjuliga gaffeltruckar
Walkie staplare
Slut- och centerryttare

Det finns många anledningar till varför litiumjonbatterier växer i popularitet i industriella miljöer. De viktigaste är:

Hög kapacitet och lång livslängd

Litiumjonbatterier har en större energitäthet och längre livslängd jämfört med blybatterier. De kan väga en tredjedel av vikten och leverera samma effekt.

Deras livscykel är en annan stor fördel. För en industriverksamhet är målet att hålla kortsiktiga återkommande kostnader till ett minimum. Med litiumjonbatterier kan gaffeltruckbatterier hålla tre gånger så länge, vilket leder till enorma kostnadsbesparingar i det långa loppet.

De kan också arbeta vid ett större urladdningsdjup på upp till 80 % utan att påverka deras kapacitet. Det har ytterligare en fördel i tidsbesparingar. Verksamheten behöver inte stanna halvvägs för att byta batterier, vilket kan leda till att tusentals mantimmar sparas under en tillräckligt lång period.

Höghastighetsladdning

Med industriella blybatterier är den normala laddningstiden cirka åtta timmar. Det motsvarar ett helt 8-timmarsskift där batteriet inte är tillgängligt för användning. Följaktligen måste en chef redogöra för denna stilleståndstid och köpa extra batterier.

Med LiFePO4-batterier är det ingen utmaning. Ett bra exempel ärROYPOW industriella LifePO4 litiumbatterier, som laddas fyra gånger snabbare än blybatterier. En annan fördel är förmågan att förbli effektiv under urladdning. Blybatterier lider ofta av en fördröjning i prestanda när de laddas ur.

ROYPOW-serien av industribatterier har heller inga minnesproblem tack vare ett effektivt batterihanteringssystem. Blybatterier lider ofta av detta problem, vilket kan leda till att de inte når full kapacitet.

Med tiden orsakar det sulfatering, vilket kan halvera deras redan korta livslängd. Problemet uppstår ofta när blybatterier förvaras utan full laddning. Litiumbatterier kan laddas med korta intervaller och lagras vid valfri kapacitet över noll utan problem.

Säkerhet och hantering

LiFePO4-batterier har en enorm fördel i industriella miljöer. För det första har de stor termisk stabilitet. Dessa batterier kan fungera i temperaturer på upp till 131°F utan att skadas. Blybatterier skulle förlora upp till 80 % av sin livscykel vid en liknande temperatur.

En annan fråga är vikten på batterierna. För en liknande batterikapacitet väger blybatterier betydligt mer. Som sådana behöver de ofta specifik utrustning och längre installationstid, vilket kan leda till att färre mantimmar spenderas på jobbet.

En annan fråga är arbetarskyddet. Generellt sett är LiFePO4-batterier säkrare än blybatterier. Enligt OSHAs riktlinjer måste blybatterier förvaras i ett speciellt rum med utrustning utformad för att eliminera farliga ångor. Det introducerar en extra kostnad och komplexitet i en industriell verksamhet.

Slutsats

Litiumjonbatterier har en klar fördel i industriella miljöer och för låghastighets elfordon. De håller längre, vilket gör att användarna sparar pengar. Dessa batterier är också underhållsfria, vilket är särskilt viktigt i en industriell miljö där kostnadsbesparingar är av största vikt.