Pin ion lithium là gì

Pin lithium-ion là một loại hóa học pin phổ biến. Một lợi thế lớn mà các pin này cung cấp là chúng có thể sạc lại. Do tính năng này, chúng được tìm thấy trong hầu hết các thiết bị tiêu dùng ngày nay sử dụng pin. Chúng có thể được tìm thấy trong điện thoại, xe điện và xe golf chạy bằng pin.

Làm thế nào để pin lithium-ion hoạt động?

Pin lithium-ion được tạo thành từ một hoặc nhiều tế bào ion lithium-ion. Chúng cũng chứa một bảng mạch bảo vệ để ngăn chặn quá mức. Các ô được gọi là pin sau khi được lắp đặt trong vỏ với bảng mạch bảo vệ.

Pin lithium-ion có giống như pin lithium không?

Không. Một pin lithium và pin lithium-ion rất khác nhau. Sự khác biệt chính là cái sau có thể sạc lại. Một sự khác biệt lớn khác là thời hạn sử dụng. Một pin lithium có thể kéo dài tới 12 năm không sử dụng, trong khi pin lithium-ion có thời hạn sử dụng lên tới 3 năm.

Các thành phần chính của pin lithium ion là gì

Các tế bào lithium-ion có bốn thành phần chính. Đây là:

Cực dương

Anode cho phép điện di chuyển từ pin sang mạch ngoài. Nó cũng lưu trữ các ion lithium khi sạc pin.

Cực âm

Cathode là những gì quyết định công suất và điện áp của tế bào. Nó tạo ra các ion lithium khi xả pin.

Chất điện giải

Chất điện phân là một vật liệu, đóng vai trò là ống dẫn cho các ion lithium di chuyển giữa cực âm và cực dương. Nó bao gồm muối, phụ gia và các dung môi khác nhau.

Phân tách

Phần cuối cùng trong một tế bào lithium-ion là dấu phân cách. Nó hoạt động như một rào cản vật lý để giữ cho cực âm và cực dương.

Pin lithium-ion hoạt động bằng cách di chuyển các ion lithium từ cực âm sang cực dương và ngược lại thông qua chất điện phân. Khi các ion di chuyển, chúng kích hoạt các electron tự do trong cực dương, tạo ra một điện tích ở bộ thu hiện tại dương. Các electron này chảy qua thiết bị, điện thoại hoặc xe golf, đến bộ thu âm và quay trở lại catốt. Dòng điện tử tự do bên trong pin được ngăn chặn bởi bộ phân tách, buộc chúng về phía các tiếp điểm.

Khi bạn sạc pin lithium-ion, catốt sẽ giải phóng các ion lithium và chúng di chuyển về phía cực dương. Khi xả, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm, tạo ra một dòng điện.

Pin lithium-ion được phát minh khi nào?

Pin lithium-ion lần đầu tiên được hình thành vào những năm 70 bởi nhà hóa học người Anh Stanley Whmitham. Trong các thí nghiệm của mình, các nhà khoa học đã điều tra các hóa chất khác nhau cho một loại pin có thể tự sạc lại. Thử nghiệm đầu tiên của ông liên quan đến titan disulfide và lithium là các điện cực. Tuy nhiên, pin sẽ ngắn mạch và phát nổ.

Vào những năm 80, một nhà khoa học khác, John B. Goodenough, đã tham gia thử thách. Ngay sau đó, Akira Yoshino, một nhà hóa học Nhật Bản, đã bắt đầu nghiên cứu về công nghệ. Yoshino và Goodenough đã chứng minh rằng kim loại lithium là nguyên nhân chính của vụ nổ.

Trong những năm 90, công nghệ lithium-ion bắt đầu đạt được lực kéo, nhanh chóng trở thành một nguồn sức mạnh phổ biến vào cuối thập kỷ này. Nó đánh dấu lần đầu tiên công nghệ được Sony thương mại hóa. Hồ sơ an toàn kém về pin lithium đã thúc đẩy sự phát triển của pin lithium-ion.

Mặc dù pin lithium có thể giữ mật độ năng lượng cao hơn, nhưng chúng không an toàn trong quá trình sạc và xả. Mặt khác, pin lithium-ion khá an toàn để sạc và xả khi người dùng tuân thủ các hướng dẫn an toàn cơ bản.

Hóa học ion lithium tốt nhất là gì?

Có rất nhiều loại hóa chất pin lithium-ion. Những cái có sẵn trên thị trường là:

Lithium titanate
Oxit nhôm niken lithium
Lithium niken mangan coban oxit
Oxit mangan lithium (LMO)
Oxit coban lithium
Lithium Iron Phosphate (LifePO4)

Có rất nhiều loại hóa chất cho pin lithium-ion. Mỗi người có những mặt trái và nhược điểm của nó. Tuy nhiên, một số chỉ phù hợp cho các trường hợp sử dụng cụ thể. Như vậy, loại bạn chọn sẽ phụ thuộc vào nhu cầu sức mạnh, ngân sách, khả năng chịu đựng an toàn và trường hợp sử dụng cụ thể.

Tuy nhiên, pin Lifepo4 là lựa chọn có sẵn trên thị trường nhất. Những pin này chứa một điện cực carbon than chì, đóng vai trò là cực dương và phốt phát là cực âm. Họ có một vòng đời dài lên tới 10.000 chu kỳ.

Ngoài ra, họ cung cấp sự ổn định nhiệt tuyệt vời và có thể xử lý các sự gia tăng ngắn theo nhu cầu một cách an toàn. Pin LifePO4 được đánh giá cho ngưỡng bỏ chạy nhiệt lên tới 510 độ F.

Ưu điểm của pin Lifepo4

So với axit chì và pin dựa trên lithium khác, pin phosphate sắt lithium có lợi thế rất lớn. Họ sạc và xả hiệu quả, tồn tại lâu hơn và có thể sâuCLEmà không mất năng lực. Những lợi thế này có nghĩa là pin cung cấp tiết kiệm chi phí khổng lồ trong suốt cuộc đời của chúng so với các loại pin khác. Dưới đây là một cái nhìn về những lợi thế cụ thể của các pin này trong các phương tiện điện tốc độ thấp và thiết bị công nghiệp.

Pin Lifepo4 trong xe tốc độ thấp

Xe điện tốc độ thấp (LEV) là những chiếc xe bốn bánh nặng dưới 3000 pounds. Chúng được cung cấp năng lượng bởi pin điện, khiến chúng trở thành một lựa chọn phổ biến cho xe golf và các mục đích giải trí khác.

Khi chọn tùy chọn pin cho LEV của bạn, một trong những cân nhắc quan trọng nhất là tuổi thọ. Chẳng hạn, xe golf chạy bằng pin nên có đủ năng lượng để lái xe quanh sân golf 18 lỗ mà không cần phải sạc lại.

Một xem xét quan trọng khác là lịch trình bảo trì. Một pin tốt nên không cần bảo trì để đảm bảo tận hưởng tối đa hoạt động nhàn nhã của bạn.

Pin cũng có thể hoạt động trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Ví dụ, nó sẽ cho phép bạn chơi gôn cả trong cái nóng mùa hè và vào mùa thu khi nhiệt độ giảm.

Một pin tốt cũng nên đi kèm với một hệ thống điều khiển đảm bảo nó không quá nóng hoặc lạnh quá nhiều, làm giảm công suất của nó.

Một trong những thương hiệu tốt nhất đáp ứng tất cả các điều kiện cơ bản nhưng quan trọng này là Roypow. Dòng pin Lifepo4 của họ được đánh giá theo nhiệt độ 4 ° F đến 131 ° F. Pin đi kèm với một hệ thống quản lý pin được xây dựng và rất dễ cài đặt.

Ứng dụng công nghiệp cho pin lithium ion

Pin lithium-ion là một lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp. Hóa học phổ biến nhất được sử dụng là pin LifePO4. Một số thiết bị phổ biến nhất để sử dụng các pin này là:

Bánh lối thu hẹp xe nâng
Phương án đối trọng
Bánh xe 3 bánh xe
Walkie Stackers
Người lái xe kết thúc và trung tâm

Có nhiều lý do tại sao pin ion lithium đang phát triển phổ biến trong môi trường công nghiệp. Những cái chính là:

Dung tích cao và tuổi thọ

Pin lithium-ion có mật độ năng lượng và tuổi thọ lớn hơn so với pin axit chì. Chúng có thể cân một phần ba trọng lượng và cung cấp cùng một sản lượng.

Vòng đời của họ là một lợi thế lớn khác. Đối với một hoạt động công nghiệp, mục tiêu là giữ chi phí định kỳ ngắn hạn ở mức tối thiểu. Với pin lithium-ion, pin xe nâng có thể kéo dài gấp ba lần, dẫn đến tiết kiệm chi phí rất lớn trong thời gian dài.

Họ cũng có thể hoạt động ở độ sâu xả lớn hơn tới 80% mà không có bất kỳ tác động nào đến khả năng của họ. Điều đó có một lợi thế khác trong tiết kiệm thời gian. Các hoạt động không cần phải dừng giữa chừng để trao đổi pin, điều này có thể dẫn đến hàng ngàn giờ làm việc được lưu trong một thời gian đủ lớn.

Sạc tốc độ cao

Với pin axit chì công nghiệp, thời gian sạc bình thường là khoảng tám giờ. Điều đó tương đương với toàn bộ ca làm việc 8 giờ trong đó pin không có sẵn để sử dụng. Do đó, người quản lý phải tính đến thời gian chết này và mua thêm pin.

Với pin Lifepo4, đó không phải là một thách thức. Một ví dụ tốt làPin lithium công nghiệp của Roypow, sạc nhanh hơn bốn lần so với pin axit chì. Một lợi ích khác là khả năng duy trì hiệu quả trong quá trình xả thải. Pin axit chì thường bị trễ hiệu suất khi chúng xả.

Dòng pin công nghiệp Roypow cũng không có vấn đề về bộ nhớ, nhờ hệ thống quản lý pin hiệu quả. Pin axit chì thường bị vấn đề này, điều này có thể dẫn đến việc không đạt được công suất tối đa.

Với thời gian, nó gây ra sunfat hóa, có thể cắt giảm tuổi thọ ngắn đã ngắn ngủi của họ. Vấn đề thường xảy ra khi pin axit chì được lưu trữ mà không phải sạc đầy. Pin lithium có thể được sạc trong các khoảng thời gian ngắn và được bảo quản ở bất kỳ công suất nào trên 0 mà không có vấn đề gì.

An toàn và xử lý

Pin Lifepo4 có một lợi thế rất lớn trong môi trường công nghiệp. Đầu tiên, họ có sự ổn định nhiệt tuyệt vời. Những pin này có thể hoạt động ở nhiệt độ lên tới 131 ° F mà không phải chịu bất kỳ thiệt hại nào. Pin axit chì sẽ mất tới 80% vòng đời của chúng ở nhiệt độ tương tự.

Một vấn đề khác là trọng lượng của pin. Đối với dung lượng pin tương tự, pin axit chì nặng hơn đáng kể. Do đó, họ thường cần thiết bị cụ thể và thời gian lắp đặt lâu hơn, có thể dẫn đến ít giờ làm việc hơn cho công việc.

Một vấn đề khác là sự an toàn của công nhân. Nói chung, pin LifePO4 an toàn hơn pin axit chì. Theo hướng dẫn của OSHA, pin axit chì phải được lưu trữ trong một phòng đặc biệt với các thiết bị được thiết kế để loại bỏ khói nguy hiểm. Điều đó giới thiệu một chi phí và sự phức tạp thêm vào một hoạt động công nghiệp.

Phần kết luận

Pin lithium-ion có một lợi thế rõ ràng trong các thiết lập công nghiệp và đối với các phương tiện điện tốc độ thấp. Họ tồn tại lâu hơn, do đó tiết kiệm tiền của người dùng. Những pin này cũng không bảo trì, điều này đặc biệt quan trọng trong môi trường công nghiệp nơi tiết kiệm chi phí là tối quan trọng.