Pin Lithium Ion là gì

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

Pin Lithium-Ion hoạt động như thế nào?

Pin lithium-ion được tạo thành từ một hoặc nhiều tế bào lithium-ion. Chúng cũng chứa một bảng mạch bảo vệ để tránh sạc quá mức. Các tế bào được gọi là pin sau khi được lắp vào vỏ có bảng mạch bảo vệ.

Pin Lithium-Ion có giống như pin Lithium không?

Không. Pin lithium và pin lithium-ion khác nhau rất nhiều. Sự khác biệt chính là cái sau có thể sạc lại. Một sự khác biệt lớn khác là thời hạn sử dụng. Pin lithium có thể sử dụng 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

Pin lithium-ion có bốn thành phần chính. Đây là:

Cực dương

Cực dương cho phép dòng điện di chuyển từ pin ra mạch điện bên ngoài. Nó cũng lưu trữ các ion lithium khi sạc pin.

cực âm

Cực âm là thứ 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, chất phụ gia và các dung môi khác nhau.

Dấu phân cách

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

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 ở cực dương, tạo ra điện tích ở bộ thu dòng dương. Những electron này chảy qua thiết bị, điện thoại hoặc xe golf, đến cực thu âm và quay trở lại cực âm. Dòng điện tử tự do bên trong pin bị ngăn chặn bởi dải phân cách, buộc chúng hướng về phía các điểm tiếp xúc.

Khi bạn sạc pin lithium-ion, cực âm sẽ giải phóng các ion lithium và chúng di chuyển về phía cực dương. Khi phóng điện, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm, tạo ra 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 Whittingham. Trong các thí nghiệm của mình, các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều chất hóa học khác nhau để tìm ra loại pin có thể tự sạc lại. Thử nghiệm đầu tiên của ông sử dụng titan disulfua và lithium làm điện cực. Tuy nhiên, pin sẽ bị đoản mạch và phát nổ.

Vào những năm 80, một nhà khoa học khác là John B. Goodenough đã chấp nhận thử thách này. Ngay sau đó, Akira Yoshino, một nhà hóa học người Nhật, bắt đầu nghiên cứu công nghệ này. Yoshino và Goodenough đã chứng minh rằng kim loại lithium là nguyên nhân chính gây ra vụ nổ.

Vào những năm 90, công nghệ lithium-ion bắt đầu có sức hút và nhanh chóng trở thành nguồn năng lượng phổ biến vào cuối thập kỷ này. Nó đánh dấu lần đầu tiên công nghệ này được Sony thương mại hóa. Thành tích an toàn kém của pin lithium đã thúc đẩy sự phát triển của pin lithium-ion.

Mặc dù pin lithium có thể chứa 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 khi sạc và xả khi người dùng tuân thủ các nguyên tắc an toàn cơ bản.

Hóa học Lithium Ion tốt nhất là gì?

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

Liti Titanat
Oxit nhôm Coban Lithium Niken
Lithium Niken Mangan Cobalt Oxit
Liti Mangan Oxit (LMO)
Liti Coban Oxit
Liti sắt photphat (LiFePO4)

Có rất nhiều loại hóa chất dành cho pin lithium-ion. Mỗi cái đều có những mặt thăng trầm của nó. Tuy nhiên, một số chỉ phù hợp cho các trường hợp sử dụng cụ thể. Do đó, loại bạn chọn sẽ phụ thuộc vào nhu cầu điện năng, ngân sách, mức độ an toàn và trường hợp sử dụng cụ thể.

Tuy nhiên, pin LiFePO4 là lựa chọn thương mại sẵn có nhất. Những loại pin này chứa một điện cực than chì làm cực dương và photphat làm cực âm. Chúng có vòng đời dài lên tới 10.000 chu kỳ.

Ngoài ra, chúng còn mang lại độ ổn định nhiệt tuyệt vời và có thể xử lý một cách an toàn các đợt tăng nhu cầu ngắn hạn. Pin LiFePO4 được đánh giá có ngưỡng thoát nhiệt lên tới 510 độ F, mức cao nhất so với bất kỳ loại pin lithium-ion thương mại nào hiện có.

Ưu điểm của pin LiFePO4

So với axit chì và các loại pin dựa trên lithium khác, pin lithium iron phosphate có lợi thế rất lớn. Chúng sạc và xả hiệu quả, hoạt động lâu hơn và có thể sạc sâu.thông minhmà không bị mất năng lực. Những ưu điểm này có nghĩa là pin giúp tiết kiệm chi phí rất lớn trong suốt thời gian sử dụng so với các loại pin khác. Dưới đây là những ưu điểm cụ thể của loại pin này trong các phương tiện chạy điện tốc độ thấp và thiết bị công nghiệp.

Pin LiFePO4 trên xe tốc độ thấp

Xe điện tốc độ thấp (LEV) là loại xe bốn bánh có trọng lượng dưới 3000 pound. Chúng chạy bằng pin điện, khiến chúng trở thành 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. Ví dụ, xe golf chạy bằng pin phải có đủ năng lượng để chạy quanh sân golf 18 lỗ mà không cần phải sạc lại.

Một cân nhắc quan trọng khác là lịch trình bảo trì. Pin tốt không cần bảo trì để đảm bảo bạn tận hưởng tối đa hoạt động nhàn nhã.

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

Một loại pin tốt cũng phải đi kèm với hệ thống điều khiển để đảm bảo pin không bị quá nóng hoặc lạnh quá nhiều, làm giảm dung lượng của pin.

Một trong những thương hiệu tốt nhất đáp ứng tất cả các điều kiện cơ bản nhưng quan trọng này là ROYPOW. Dòng pin lithium LiFePO4 của họ được đánh giá ở nhiệt độ từ 4°F đến 131°F. Pin đi kèm với hệ thống quản lý pin tích hợp và cực kỳ dễ lắp 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 chất phổ biến nhất được sử dụng là pin LiFePO4. Một số thiết bị phổ biến nhất sử dụng loại pin này là:

Xe nâng lối đi hẹp
Xe nâng đối trọng
Xe nâng 3 bánh
Máy xếp walkie
Tay đua cuối và trung tâm

Có nhiều lý do khiến pin lithium ion ngày càng phổ biến trong môi trường công nghiệp. Những cái chính là:

Công suất cao và tuổi thọ cao

Pin lithium-ion có mật độ năng lượng và tuổi thọ cao hơn so với pin axit chì. Chúng có thể nặng bằng một phần ba trọng lượng và cho ra cùng một sản lượng.

Vòng đời của họ là một lợi thế lớn khác. Đối với 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 về lâu dài.

Chúng cũng có thể hoạt động ở độ sâu xả lớn hơn lên tới 80% mà không ảnh hưởng đến công suất. Điều đó còn có một lợi thế khác là tiết kiệm thời gian. Các hoạt động không cần phải dừng giữa chừng để thay pin, điều này có thể giúp tiết kiệm hàng nghìn giờ công trong một khoảng thời gian đủ lớn.

Sạc tốc độ cao

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

Với pin LiFePO4, đó không phải là thách thức. Một ví dụ điển hình làPin lithium LifePO4 công nghiệp ROYPOW, sạc nhanh gấp bốn lần so với pin axit chì. Một lợi ích khác là khả năng duy trì hiệu quả trong quá trình xả. Pin axit chì thường bị chậm hiệu suất khi xả điện.

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

Theo thời gian, nó gây ra hiện tượng sunfat hóa, có thể làm giảm tuổi thọ vốn đã ngắn ngủi của chúng xuống một nửa. Sự cố thường xảy ra khi pin axit chì được lưu trữ mà không sạc đầy. Pin lithium có thể được sạc trong khoảng thời gian ngắn và được lưu trữ ở bất kỳ dung lượng nào trên 0 mà không gặp vấn đề gì.

An toàn và Xử lý

Pin LiFePO4 có lợi thế rất lớn trong môi trường công nghiệp. Đầu tiên, chúng có độ ổn định nhiệt tuyệt vời. Những loại pin này có thể hoạt động ở nhiệt độ lên tới 131°F mà không bị hư hại gì. Pin axit chì sẽ mất tới 80% vòng đời 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, điều này có thể dẫn đến việc tiêu tốn ít thời gian hơn cho công việc.

Một vấn đề khác là sự an toàn của người lao động. Nhìn chung, pin LiFePO4 an toàn hơn pin axit chì. Theo hướng dẫn của OSHA, pin axit chì phải được bảo quản trong phòng đặc biệt với thiết bị được thiết kế để loại bỏ khói nguy hiểm. Điều đó gây thêm chi phí và sự phức tạp cho hoạt động công nghiệp.

Phần kết luận

Pin lithium-ion có lợi thế rõ ràng trong môi trường công nghiệp và cho xe điện tốc độ thấp. Chúng tồn tại lâu hơn, do đó tiết kiệm tiền cho người dùng. Những loại pin này cũng không cần bảo trì, điều này đặc biệt quan trọng trong môi trường công nghiệp nơi tiết kiệm chi phí là điều tối quan trọng.