Vad är litiumjonbatterier

Litiumjonbatterier är en populär typ av batterikemi. En stor fördel som dessa batterier erbjuder är att de är laddningsbara. På grund av den här funktionen finns de i de flesta konsumentenheter idag som använder ett batteri. De finns i telefoner, elektriska fordon och batteridrivna golfvagnar.

Hur fungerar litiumjonbatterier?

Litiumjonbatterier består av en eller flera litiumjonceller. De innehåller också ett skyddskretskort för att förhindra överladdning. Cellerna kallas batterier en gång installerade i ett hölje med ett skyddande kretskort.

Är litiumjonbatterier samma som litiumbatterier?

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

Vilka är de viktigaste komponenterna i litiumjonbatterier

Litiumjonceller har fyra huvudkomponenter. Dessa är:

Anod

Anoden tillåter el att flytta från batteriet till en extern krets. Det lagrar också litiumjoner när du laddar batteriet.

Katod

Katoden är det som bestämmer cellens kapacitet och spänning. Det producerar litiumjoner när du släpper ut batteriet.

Elektrolyt

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

Separatorn

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

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

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

När uppfanns litiumjonbatterier?

Litiumjonbatterier utformades först på 70-talet av den engelska kemisten Stanley Whittingham. Under sina experiment undersökte forskarna olika kemister för ett batteri som kunde ladda sig själv. Hans första studie involverade titandisulfid och litium som elektroder. Batterierna skulle dock kortsluta och explodera.

På 80 -talet tog en annan forskare, 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 litiumjonstekniken få dragkraft och blev snabbt en populär kraftkälla i slutet av decenniet. Det markerade första gången att tekniken kommersialiserades av Sony. Den dåliga säkerhetsrekordet av litiumbatterier ledde till utvecklingen av litiumjonbatterier.

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

Vad är den bästa litiumjonkemi?

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

Litiumtitanat
Litiumnickelkoboltaluminiumoxid
Litiumnickelmangan koboltoxid
Litiummanganoxid (LMO)
Litiumkoboltoxid
Litiumjärnfosfat (LifePo4)

Det finns många typer av kemister för litiumjonbatterier. Var och en har sina uppsidor och nackdelar. Vissa är emellertid endast lämpliga för specifika användningsfall. Som sådan beror den typ du väljer på dina maktbehov, budget, säkerhetstolerans och specifikt användningsfall.

LifePo4 -batterier är emellertid det mest kommersiellt tillgängliga alternativet. Dessa batterier innehåller en grafitkolelektrod, som fungerar som anoden och fosfat som katoden. De har en lång cykellivslängd på upp till 10 000 cykler.

Dessutom erbjuder de stor termisk stabilitet och kan på ett säkert sätt hantera korta ökningar i efterfrågan. LifePO4-batterier är betygsatta för en termisk språngtröskel på upp till 510 grader Fahrenheit, den högsta av någon kommersiellt tillgänglig litiumjonbatterityp.

Fördelar med LifePo4 -batterier

Jämfört med blysyra och andra litiumbaserade batterier har litiumjärnfosfatbatterier en enorm fördel. De laddar och ansvarar effektivt, håller längre och kan djupa cyklibbigutan att förlora kapacitet. Dessa fördelar innebär att batterierna erbjuder enorma kostnadsbesparingar under deras livstid jämfört med andra batterityper. Nedan följer en titt på de specifika fördelarna med dessa batterier i låghastighetsbilder och industriutrustning.

LifePo4-batteri i låghastighetsfordon

Elektriska fordon med låg hastighet (LEVS) är fyrhjuliga fordon som väger mindre än 3000 pund. De drivs av elektriska batterier, vilket gör dem till ett populärt val för golfvagnar och andra fritidsanvändningar.

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

Ett annat viktigt övervägande är underhållsschemat. Ett bra batteri bör inte kräva något underhåll för att säkerställa maximal njutning av din lugn aktivitet.

Batteriet bör också kunna arbeta i olika väderförhållanden. Till exempel bör det låta dig golf både i sommarvärmen och på hösten när temperaturen sjunker.

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

Ett av de bästa märkena som uppfyller alla dessa grundläggande men viktiga förhållanden är Roypow. Deras linje med LifePO4 litiumbatterier är klassade för temperaturer på 4 ° F till 131 ° F. Batterierna levereras med ett inbyggt batterihanteringssystem och är extremt enkla att installera.

Industriella applikationer för litiumjonbatterier

Litiumjonbatterier är ett populärt alternativ i industriella applikationer. Den vanligaste kemin som används är LifePO4 -batterier. Några av de vanligaste utrustningen för att använda dessa batterier är:

Smala gångar gaffeltruck
Motbalanserad gaffeltruck
3 -hjulgaffeltruckar
Walkie staplare
End och Center Riders

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

Hög kapacitet och livslängd

Litiumjonbatterier har en större energitäthet och livslängd jämfört med bly-syrabatterier. De kan väga en tredjedel av vikten och leverera samma produktion.

Deras livscykel är en annan viktig fördel. För en industriell operation är målet att hålla kortsiktiga återkommande kostnader till ett minimum. Med litiumjonbatterier kan gaffeltruckbatterier pågå i tre gånger så länge, vilket kan leda till enorma kostnadsbesparingar på lång sikt.

De kan också arbeta med ett större djup av utsläpp på upp till 80% utan någon påverkan på deras kapacitet. Det har en annan fördel i tidsbesparingar. Verksamheten behöver inte stoppa halvvägs för att byta ut batterier, vilket kan leda till tusentals arbetstimmar sparade under en tillräckligt stor period.

Höghastighetsladdning

Med industriella bly-syrabatterier är den normala laddningstiden cirka åtta timmar. Det motsvarar en hel 8-timmars skift där batteriet inte är tillgängligt för användning. Följaktligen måste en chef redogöra för denna stillestånd och köpa extra batterier.

Med LifePo4 -batterier är det inte en utmaning. Ett bra exempel ärRoypow Industrial LifePo4 litiumbatterier, som laddar fyra gånger snabbare än blybatterier. En annan fördel är förmågan att förbli effektiv under urladdningen. Blybatterier lider ofta en fördröjning i prestanda när de släpps ut.

Roypow -linjen med industriella batterier har inte heller några minnesproblem tack vare ett effektivt batterihanteringssystem. Blybatterier lider ofta av detta problem, vilket kan leda till att det inte lyckats nå full kapacitet.

Med tiden orsakar det sulfation, vilket kan skära sin redan korta livslängd i hälften. Problemet uppstår ofta när blybatterier lagras utan full laddning. Litiumbatterier kan laddas med korta intervaller och lagras med alla kapaciteter över noll utan problem.

Säkerhet och hantering

LifePo4 -batterier har en enorm fördel i industriella miljöer. Först har de stor termisk stabilitet. Dessa batterier kan arbeta i temperaturer på upp till 131 ° F utan att drabbas av några skador. Blybatterier skulle förlora upp till 80% av sin livscykel vid en liknande temperatur.

En annan fråga är vikten av batterierna. För en liknande batterikapacitet väger blysyrabatterier betydligt mer. Som sådan behöver de ofta specifik utrustning och längre installationstid, vilket kan leda till färre arbetstimmar som spenderas på jobbet.

En annan fråga är arbetarnas säkerhet. I allmänhet är LifePO4-batterier säkrare än bly-syrabatterier. Enligt OSHA -riktlinjer måste blybatterier lagras i ett speciellt rum med utrustning utformad för att eliminera farliga ångor. Det introducerar en extra kostnad och komplexitet i en industriell operation.

Slutsats

Litiumjonbatterier har en tydlig fördel i industriella miljöer och för låghastighetselektriska fordon. De håller längre och sparar följaktligen användare pengar. Dessa batterier är också nollunderhåll, vilket är särskilt viktigt i en industriell miljö där kostnadsbesparande är av största vikt.