Ano ang Lithium Ion Baterya

Ang mga bateryang Lithium-ion ay isang sikat na uri ng chemistry ng baterya. Ang isang pangunahing bentahe na inaalok ng mga bateryang ito ay ang mga ito ay rechargeable. Dahil sa feature na ito, makikita ang mga ito sa karamihan ng mga consumer device ngayon na gumagamit ng baterya. Matatagpuan ang mga ito sa mga telepono, de-kuryenteng sasakyan, at mga golf cart na pinapagana ng baterya.

Paano Gumagana ang Mga Baterya ng Lithium-Ion?

Ang mga bateryang lithium-ion ay binubuo ng isa o maramihang mga cell ng lithium-ion. Naglalaman din ang mga ito ng proteksiyon na circuit board upang maiwasan ang sobrang pagsingil. Ang mga cell ay tinatawag na mga baterya kapag na-install sa isang pambalot na may proteksiyon na circuit board.

Ang mga Lithium-Ion Baterya ba ay Pareho sa Mga Lithium Baterya?

Hindi. Malaki ang pagkakaiba ng lithium battery at lithium-ion na baterya. Ang pangunahing pagkakaiba ay ang huli ay rechargeable. Ang isa pang pangunahing pagkakaiba ay ang buhay ng istante. Ang isang lithium na baterya ay maaaring tumagal ng hanggang 12 taon na hindi ginagamit, habang ang mga lithium-ion na baterya ay may shelf life na hanggang 3 taon.

Ano Ang Mga Pangunahing Bahagi ng Lithium Ion Baterya

Ang mga cell ng lithium-ion ay may apat na pangunahing bahagi. Ito ay:

Anode

Ang anode ay nagpapahintulot sa kuryente na lumipat mula sa baterya patungo sa isang panlabas na circuit. Nag-iimbak din ito ng mga lithium ions kapag nagcha-charge ng baterya.

Cathode

Ang cathode ang tumutukoy sa kapasidad at boltahe ng cell. Gumagawa ito ng mga lithium ions kapag naglalabas ng baterya.

Electrolyte

Ang electrolyte ay isang materyal, na nagsisilbing isang conduit para sa mga lithium ions upang lumipat sa pagitan ng katod at anode. Binubuo ito ng mga salts, additives, at iba't ibang solvents.

Ang Separator

Ang huling piraso sa isang lithium-ion cell ay ang separator. Ito ay gumaganap bilang isang pisikal na hadlang upang panatilihing magkahiwalay ang cathode at anode.

Gumagana ang mga baterya ng Lithium-ion sa pamamagitan ng paglipat ng mga lithium ions mula sa cathode patungo sa anode at kabaliktaran sa pamamagitan ng electrolyte. Habang gumagalaw ang mga ion, ina-activate nila ang mga libreng electron sa anode, na lumilikha ng singil sa positibong kasalukuyang kolektor. Ang mga electron na ito ay dumadaloy sa device, isang telepono o golf cart, patungo sa negatibong kolektor at pabalik sa cathode. Ang libreng daloy ng mga electron sa loob ng baterya ay pinipigilan ng separator, na pinipilit ang mga ito patungo sa mga contact.

Kapag nag-charge ka ng lithium-ion na baterya, maglalabas ang cathode ng mga lithium ions, at lilipat sila patungo sa anode. Kapag naglalabas, lumilipat ang mga lithium ions mula sa anode patungo sa katod, na bumubuo ng daloy ng kasalukuyang.

Kailan Naimbento ang Mga Baterya ng Lithium-Ion?

Ang mga bateryang Lithium-ion ay unang naisip noong dekada 70 ng English chemist na si Stanley Whittingham. Sa panahon ng kanyang mga eksperimento, sinisiyasat ng mga siyentipiko ang iba't ibang chemistries para sa isang baterya na maaaring mag-recharge mismo. Ang kanyang unang pagsubok ay nagsasangkot ng titanium disulfide at lithium bilang mga electrodes. Gayunpaman, ang mga baterya ay mag-short-circuit at sasabog.

Noong dekada 80, kinuha ng isa pang siyentipiko, si John B. Goodenough, ang hamon. Di-nagtagal pagkatapos, si Akira Yoshino, isang Japanese chemist, ay nagsimulang magsaliksik sa teknolohiya. Pinatunayan nina Yoshino at Goodenough na ang lithium metal ang pangunahing sanhi ng mga pagsabog.

Noong dekada 90, nagsimulang makakuha ng traksyon ang teknolohiya ng lithium-ion, mabilis na naging sikat na pinagmumulan ng kuryente sa pagtatapos ng dekada. Minarkahan nito ang unang pagkakataon na ang teknolohiya ay na-komersyal ng Sony. Ang mahinang rekord ng kaligtasan ng mga bateryang lithium ay nag-udyok sa pagbuo ng mga baterya ng lithium-ion.

Habang ang mga baterya ng lithium ay maaaring magkaroon ng mas mataas na density ng enerhiya, hindi sila ligtas sa panahon ng pagcha-charge at pagdiskarga. Sa kabilang banda, ang mga baterya ng lithium-ion ay medyo ligtas na i-charge at i-discharge kapag sumunod ang mga user sa mga pangunahing alituntunin sa kaligtasan.

Ano ang Pinakamahusay na Lithium Ion Chemistry?

Mayroong maraming mga uri ng lithium-ion battery chemistries. Ang mga komersyal na magagamit ay:

Lithium Titanate
Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide
Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide
Lithium Manganese Oxide (LMO)
Lithium Cobalt Oxide
Lithium Iron Phosphate (LiFePO4)

Maraming uri ng chemistries para sa mga baterya ng lithium-ion. Ang bawat isa ay may mga upsides at downsides. Gayunpaman, ang ilan ay angkop lamang para sa mga partikular na kaso ng paggamit. Dahil dito, ang uri na pipiliin mo ay depende sa iyong mga pangangailangan sa kuryente, badyet, pagpapaubaya sa kaligtasan, at partikular na kaso ng paggamit.

Gayunpaman, ang mga bateryang LiFePO4 ay ang pinakakomersyal na opsyon. Ang mga bateryang ito ay naglalaman ng graphite carbon electrode, na nagsisilbing anode, at phosphate bilang katod. Mayroon silang mahabang cycle life na hanggang 10,000 cycle.

Bukod pa rito, nag-aalok sila ng mahusay na thermal stability at maaaring ligtas na pangasiwaan ang mga short surges na hinihiling. Ang mga LiFePO4 na baterya ay na-rate para sa isang thermal runaway threshold na hanggang 510 degrees Fahrenheit, ang pinakamataas sa anumang uri ng lithium-ion na baterya na available sa komersyo.

Mga Bentahe ng LiFePO4 Baterya

Kung ikukumpara sa lead acid at iba pang lithium-based na baterya, ang lithium iron phosphate na baterya ay may malaking kalamangan. Ang mga ito ay nagcha-charge at naglalabas nang mahusay, mas tumatagal, at maaaring malalim ang cyclenang hindi nawawalan ng kapasidad. Ang mga pakinabang na ito ay nangangahulugan na ang mga baterya ay nag-aalok ng malaking pagtitipid sa gastos sa kanilang buhay kumpara sa iba pang mga uri ng baterya. Sa ibaba ay isang pagtingin sa mga partikular na pakinabang ng mga bateryang ito sa mga low-speed power na sasakyan at pang-industriya na kagamitan.

Baterya ng LiFePO4 Sa Mga Sasakyang Mababang Bilis

Ang mga low-speed electric vehicle (LEV) ay mga sasakyang may apat na gulong na may timbang na mas mababa sa 3000 pounds. Pinapatakbo ang mga ito ng mga de-kuryenteng baterya, na ginagawang isang popular na pagpipilian para sa mga golf cart at iba pang gamit sa paglilibang.

Kapag pumipili ng opsyon sa baterya para sa iyong LEV, isa sa pinakamahalagang pagsasaalang-alang ay ang mahabang buhay. Halimbawa, ang mga golf cart na pinapagana ng baterya ay dapat magkaroon ng sapat na kapangyarihan upang magmaneho sa paligid ng isang 18-hole na golf course nang hindi kinakailangang mag-recharge.

Ang isa pang mahalagang pagsasaalang-alang ay ang iskedyul ng pagpapanatili. Ang isang mahusay na baterya ay dapat na hindi nangangailangan ng pagpapanatili upang matiyak ang maximum na kasiyahan sa iyong masayang aktibidad.

Ang baterya ay dapat ding gumana sa iba't ibang kondisyon ng panahon. Halimbawa, dapat itong magpapahintulot sa iyo na mag-golf kapwa sa init ng tag-araw at sa taglagas kapag bumaba ang temperatura.

Ang isang mahusay na baterya ay dapat ding may kasamang control system na nagsisigurong hindi ito mag-overheat o maglamig ng sobra, na nagpapababa sa kapasidad nito.

Ang isa sa mga pinakamahusay na tatak na nakakatugon sa lahat ng mga pangunahing ngunit mahalagang kundisyon na ito ay ang ROYPOW. Ang kanilang linya ng LiFePO4 lithium batteries ay na-rate para sa mga temperaturang 4°F hanggang 131°F. Ang mga baterya ay may kasamang in-built na sistema ng pamamahala ng baterya at napakadaling i-install.

Mga Industrial Application para sa Lithium Ion Baterya

Ang mga bateryang Lithium-ion ay isang popular na opsyon sa mga pang-industriyang aplikasyon. Ang pinakakaraniwang kimika na ginagamit ay ang mga bateryang LiFePO4. Ang ilan sa mga pinakakaraniwang kagamitan sa paggamit ng mga bateryang ito ay:

Makitid na mga forklift sa pasilyo
Mga counterbalanced na forklift
3 Wheel Forklift
Mga walkie stacker
End at center riders

Mayroong maraming mga kadahilanan kung bakit ang mga baterya ng lithium ion ay lumalaki sa katanyagan sa mga setting ng industriya. Ang mga pangunahing ay:

Mataas na Kapasidad At Pangmatagalan

Ang mga bateryang Lithium-ion ay may mas malaking density ng enerhiya at mahabang buhay kumpara sa mga lead-acid na baterya. Maaari nilang timbangin ang ikatlong bahagi ng timbang at maghatid ng parehong output.

Ang kanilang ikot ng buhay ay isa pang pangunahing bentahe. Para sa isang pang-industriyang operasyon, ang layunin ay panatilihing pinakamababa ang panandaliang umuulit na mga gastos. Sa mga baterya ng lithium-ion, ang mga baterya ng forklift ay maaaring tumagal ng tatlong beses na mas mahaba, na humahantong sa malaking pagtitipid sa gastos sa katagalan.

Maaari din silang gumana sa mas malaking lalim ng discharge na hanggang 80% nang walang anumang epekto sa kanilang kapasidad. May isa pang kalamangan iyon sa pagtitipid sa oras. Ang mga operasyon ay hindi kailangang huminto sa kalagitnaan upang magpalit ng mga baterya, na maaaring humantong sa libu-libong oras ng tao na na-save sa loob ng sapat na mahabang panahon.

High-Speed Charging

Sa mga pang-industriyang lead-acid na baterya, ang normal na oras ng pag-charge ay humigit-kumulang walong oras. Iyon ay katumbas ng isang buong 8-oras na shift kung saan ang baterya ay hindi magagamit para sa paggamit. Dahil dito, dapat isaalang-alang ng manager ang downtime na ito at bumili ng mga karagdagang baterya.

Sa mga baterya ng LiFePO4, hindi iyon isang hamon. Ang isang magandang halimbawa ay angROYPOW pang-industriya na LifePO4 lithium na baterya, na nag-charge ng apat na beses na mas mabilis kaysa sa mga lead acid na baterya. Ang isa pang benepisyo ay ang kakayahang manatiling mahusay sa panahon ng paglabas. Ang mga lead acid na baterya ay kadalasang nakakaranas ng lag sa pagganap habang naglalabas ang mga ito.

Ang linya ng ROYPOW ng mga pang-industriyang baterya ay wala ring mga isyu sa memorya, salamat sa isang mahusay na sistema ng pamamahala ng baterya. Ang mga lead acid na baterya ay kadalasang dumaranas ng isyung ito, na maaaring humantong sa pagkabigo na maabot ang buong kapasidad.

Sa paglipas ng panahon, nagiging sanhi ito ng sulfation, na maaaring maputol sa kalahati ang kanilang maikling buhay. Madalas na nangyayari ang isyu kapag ang mga lead acid na baterya ay iniimbak nang walang full charge. Ang mga bateryang lithium ay maaaring ma-charge sa maikling pagitan at maimbak sa anumang kapasidad na higit sa zero nang walang anumang mga problema.

Kaligtasan At Paghawak

Ang mga baterya ng LiFePO4 ay may malaking kalamangan sa mga pang-industriyang setting. Una, mayroon silang mahusay na thermal stability. Ang mga bateryang ito ay maaaring gumana sa mga temperatura na hanggang 131°F nang hindi nakakaranas ng anumang pinsala. Ang mga lead acid na baterya ay mawawalan ng hanggang 80% ng kanilang ikot ng buhay sa katulad na temperatura.

Ang isa pang isyu ay ang bigat ng mga baterya. Para sa katulad na kapasidad ng baterya, ang mga lead acid na baterya ay higit na tumitimbang. Dahil dito, madalas silang nangangailangan ng partikular na kagamitan at mas mahabang oras ng pag-install, na maaaring humantong sa mas kaunting oras ng tao na ginugol sa trabaho.

Ang isa pang isyu ay ang kaligtasan ng manggagawa. Sa pangkalahatan, ang mga LiFePO4 na baterya ay mas ligtas kaysa sa mga lead-acid na baterya. Ayon sa mga alituntunin ng OSHA, ang mga lead acid na baterya ay dapat na nakaimbak sa isang espesyal na silid na may kagamitan na idinisenyo upang alisin ang mga mapanganib na usok. Na nagpapakilala ng dagdag na gastos at pagiging kumplikado sa isang pang-industriyang operasyon.

Konklusyon

Ang mga bateryang Lithium-ion ay may malinaw na kalamangan sa mga pang-industriyang setting at para sa mga de-kuryenteng sasakyan na mababa ang bilis. Mas tumatagal ang mga ito, dahil dito, nakakatipid ng pera ang mga user. Ang mga bateryang ito ay zero maintenance din, na lalong mahalaga sa isang industriyal na setting kung saan ang pagtitipid sa gastos ay higit sa lahat.