Што такое літый-іённыя акумулятары

Літый-іённыя акумулятары — папулярны тып хімічных рэчываў для акумулятараў. Галоўная перавага гэтых акумулятараў заключаецца ў тым, што яны могуць зараджацца. Дзякуючы гэтай асаблівасці яны выкарыстоўваюцца ў большасці сучасных бытавых прылад, якія выкарыстоўваюць акумулятары. Іх можна знайсці ў тэлефонах, электрамабілях і гольф-карах з акумулятарным харчаваннем.

Як працуюць літый-іённыя акумулятары?

Літый-іённыя акумулятары складаюцца з адной або некалькіх літый-іённых ячэек. Яны таксама ўтрымліваюць ахоўную плату для прадухілення перазарадкі. Элементы называюцца акумулятарамі, калі яны ўсталяваны ў корпус з ахоўнай платай.

Ці літый-іённыя акумулятары такія ж, як літыевыя акумулятары?

Не. Літыевая батарэя і літый-іённая батарэя вельмі адрозніваюцца. Асноўнае адрозненне заключаецца ў тым, што апошнія можна акумулятарамі зараджаць. Яшчэ адно важнае адрозненне — тэрмін прыдатнасці. Літыевая батарэя можа праслужыць да 12 гадоў без выкарыстання, у той час як літый-іённыя батарэі маюць тэрмін прыдатнасці да 3 гадоў.

Якія асноўныя кампаненты літый-іённых акумулятараў

Літый-іённыя элементы маюць чатыры асноўныя кампаненты. Гэта:

Анод

Анод дазваляе электрычнасці пераходзіць ад акумулятара да знешняга ланцуга. Ён таксама захоўвае іёны літыя падчас зарадкі акумулятара.

Катод

Катод вызначае ёмістасць і напружанне элемента. Пры разрадцы акумулятара ён выпрацоўвае іоны літыя.

Электраліт

Электраліт — гэта матэрыял, які служыць каналам для перамяшчэння іонаў літыя паміж катодам і анодам. Ён складаецца з соляў, дабавак і розных растваральнікаў.

Падзяляльнік

Апошні элемент літый-іённага акумулятара — гэта сепаратар. Ён дзейнічае як фізічны бар'ер, які аддзяляе катод ад анода.

Літый-іённыя акумулятары працуюць, перамяшчаючы іоны літыя ад катода да анода і наадварот праз электраліт. Па меры руху іоны актывуюць свабодныя электроны ў анодзе, ствараючы зарад на станоўчым калектары току. Гэтыя электроны праходзяць праз прыладу, тэлефон або гольф-кар, да адмоўнага калектара і назад у катод. Свабоднаму патоку электронаў унутры акумулятара перашкаджае сепаратар, які прымушае іх рухацца да кантактаў.

Пры зарадцы літый-іённага акумулятара катод вызваляе іоны літыя, якія рухаюцца да анода. Пры разрадцы іоны літыя рухаюцца ад анода да катода, што стварае паток току.

Калі былі вынайдзены літый-іённыя акумулятары?

Літый-іённыя акумулятары былі ўпершыню прыдуманы ў 70-х гадах англійскім хімікам Стэнлі Уітынгемам. Падчас сваіх эксперыментаў навукоўцы даследавалі розныя хімічныя рэчывы для стварэння акумулятара, які мог бы зараджацца самастойна. У яго першай спробе ў якасці электродаў выкарыстоўваліся дысульфід тытана і літый. Аднак акумулятары часта каротказамыкаліся і выбухалі.

У 80-х гадах іншы навуковец, Джон Б. Гудэнаф, прыняў гэтую задачу. Неўзабаве пасля гэтага японскі хімік Акіра Ёсіна пачаў даследаванні гэтай тэхналогіі. Ёсіна і Гудэнаф даказалі, што металічны літый з'яўляецца асноўнай прычынай выбухаў.

У 90-я гады літый-іённая тэхналогія пачала набіраць абароты і да канца дзесяцігоддзя хутка стала папулярнай крыніцай энергіі. Гэта быў першы выпадак, калі Sony камерцыялізавала гэту тэхналогію. Нізкія паказчыкі бяспекі літый-іённых акумулятараў падштурхнулі да распрацоўкі літый-іённых акумулятараў.

Хоць літыевыя акумулятары могуць утрымліваць больш высокую шчыльнасць энергіі, яны небяспечныя падчас зарадкі і разрадкі. З іншага боку, літый-іённыя акумулятары цалкам бяспечныя для зарадкі і разрадкі, калі карыстальнікі прытрымліваюцца асноўных правілаў бяспекі.

Які лепшы хімічны склад літый-іённых акумулятараў?

Існуе мноства тыпаў літый-іённых акумулятараў па хімічных складовых частках. У продажы ёсць наступныя:

Тытанат літыя
Літый-нікель-кобальт-аксід алюмінію
Літый-нікель-марганец-аксід кобальту
Аксід літыя і марганцу (LMO)
Аксід літыя і кобальту
Літый-жалезны фасфат (LiFePO4)

Існуе мноства тыпаў хімічных рэчываў для літый-іённых акумулятараў. Кожны з іх мае свае плюсы і мінусы. Аднак некаторыя з іх падыходзяць толькі для пэўных выпадкаў выкарыстання. Такім чынам, выбар тыпу будзе залежаць ад вашых патрэб у магутнасці, бюджэту, дапушчальнай бяспекі і канкрэтнага выпадку выкарыстання.

Аднак найбольш камерцыйна даступным варыянтам з'яўляюцца акумулятары LiFePO4. Гэтыя акумулятары ўтрымліваюць графітава-вугальны электрод, які служыць анодам, і фасфатны катод. Яны маюць працяглы тэрмін службы да 10 000 цыклаў.

Акрамя таго, яны забяспечваюць выдатную тэрмічную стабільнасць і могуць бяспечна спраўляцца з кароткачасовымі скокамі нагрузкі. Акумулятары LiFePO4 разлічаны на парог цеплавога разгону да 510 градусаў па Фарэнгейту, што з'яўляецца самым высокім паказчыкам сярод усіх камерцыйна даступных тыпаў літый-іённых акумулятараў.

Перавагі акумулятараў LiFePO4

У параўнанні са свінцова-кіслотнымі і іншымі літыевымі акумулятарамі, літыева-жалеза-фасфатныя акумулятары маюць велізарную перавагу. Яны эфектыўна зараджаюцца і разраджаюцца, служаць даўжэй і могуць глыбока зараджацца.клебез страты ёмістасці. Гэтыя перавагі азначаюць, што акумулятары прапануюць значную эканомію сродкаў на працягу тэрміну службы ў параўнанні з іншымі тыпамі акумулятараў. Ніжэй прыведзены канкрэтныя перавагі гэтых акумулятараў у павольнахуткасных транспартных сродках і прамысловым абсталяванні.

LiFePO4 акумулятар у павольных транспартных сродках

Нізкахуткасныя электрамабілі (LEV) — гэта чатырохколавыя транспартныя сродкі вагой менш за 3000 фунтаў. Яны працуюць ад электрычных акумулятараў, што робіць іх папулярным выбарам для гольф-караў і іншых відаў адпачынку.

Пры выбары акумулятара для вашага электрамабіля адным з найважнейшых меркаванняў з'яўляецца даўгавечнасць. Напрыклад, акумулятары для гольфа павінны мець дастатковую магутнасць, каб праехаць па 18-лункавым полі для гольфа без неабходнасці падзарадкі.

Яшчэ адзін важны момант — гэта графік тэхнічнага абслугоўвання. Добры акумулятар не павінен патрабаваць тэхнічнага абслугоўвання, каб забяспечыць максімальнае задавальненне ад вашага адпачынку.

Акумулятар таксама павінен працаваць у розных умовах надвор'я. Напрыклад, ён павінен дазваляць гуляць у гольф як у летнюю спёку, так і ўвосень, калі тэмпература паніжаецца.

Добрая батарэя павінна быць абсталявана сістэмай кіравання, якая гарантуе, што яна не перагрэецца або не астудзіцца занадта моцна, што прывядзе да зніжэння яе ёмістасці.

Адзін з найлепшых брэндаў, які адпавядае ўсім гэтым асноўным, але важным умовам, — гэта ROYPOW. Іх лінейка літыевых акумулятараў LiFePO4 разлічана на тэмпературу ад 4°F да 131°F. Акумулятары маюць убудаваную сістэму кіравання акумулятарамі і надзвычай простыя ў ўсталёўцы.

Прамысловае прымяненне літый-іённых акумулятараў

Літый-іённыя акумулятары з'яўляюцца папулярным варыянтам у прамысловасці. Найбольш распаўсюджаным хімічным рэчывам з'яўляюцца акумулятары LiFePO4. Вось некаторыя з найбольш распаўсюджаных відаў абсталявання, дзе выкарыстоўваюцца гэтыя акумулятары:

Вузкапраходныя аўтапагрузчыкі
Вілачныя пагрузчыкі з процівагай
3-колавыя аўтапагрузчыкі
Рацыі-стэкеры
Канцавыя і цэнтральныя вершнікі

Існуе мноства прычын, чаму літый-іённыя акумулятары набіраюць папулярнасць у прамысловых умовах. Асноўныя з іх:

Высокая ёмістасць і даўгавечнасць

Літый-іённыя акумулятары маюць большую шчыльнасць энергіі і даўгавечнасць у параўнанні са свінцова-кіслотнымі акумулятарамі. Яны могуць важыць у траціну менш, але забяспечваць такую ж магутнасць.

Іх жыццёвы цыкл — яшчэ адна важная перавага. Для прамысловай вытворчасці мэтай з'яўляецца мінімізацыя кароткатэрміновых рэгулярных выдаткаў. Літый-іённыя акумулятары могуць служыць у тры разы даўжэй, што прыводзіць да значнай эканоміі сродкаў у доўгатэрміновай перспектыве.

Яны таксама могуць працаваць пры большай глыбіні разраду — да 80 % — без якога-небудзь уплыву на іх ёмістасць. Гэта мае яшчэ адну перавагу ў эканоміі часу. Аперацыі не трэба спыняць на паўдарозе для замены акумулятараў, што можа прывесці да эканоміі тысяч чалавека-гадзін за дастаткова працяглы перыяд.

Высокахуткасная зарадка

Звычайны час зарадкі прамысловых свінцова-кіслотных акумулятараў складае каля васьмі гадзін. Гэта адпавядае цэлай 8-гадзіннай змене, калі акумулятар недаступны для выкарыстання. Такім чынам, кіраўнік павінен улічваць гэты час прастою і набываць дадатковыя акумулятары.

З акумулятарамі LiFePO4 гэта не праблема. Добрым прыкладам з'яўляеццаЛітыевыя батарэі ROYPOW прамысловыя LifePO4, якія зараджаюцца ў чатыры разы хутчэй, чым свінцова-кіслотныя акумулятары. Яшчэ адной перавагай з'яўляецца здольнасць заставацца эфектыўнымі падчас разрадкі. Свінцова-кіслотныя акумулятары часта маюць запаволенне прадукцыйнасці падчас разрадкі.

Лінейка прамысловых акумулятараў ROYPOW таксама не мае праблем з памяццю дзякуючы эфектыўнай сістэме кіравання акумулятарам. Свінцова-кіслотныя акумулятары часта пакутуюць ад гэтай праблемы, што можа прывесці да немагчымасці дасягнення поўнай магутнасці.

З часам гэта выклікае сульфатацыю, якая можа скараціць іх і без таго кароткі тэрмін службы ўдвая. Праблема часта ўзнікае, калі свінцова-кіслотныя акумулятары захоўваюцца без поўнай зарадкі. Літыевыя акумулятары можна зараджаць праз кароткія прамежкі часу і захоўваць пры любой ёмістасці вышэй за нуль без якіх-небудзь праблем.

Бяспека і апрацоўка

Літый-літый-палімерныя акумулятары (LiFePO4) маюць вялікую перавагу ў прамысловых умовах. Па-першае, яны валодаюць выдатнай тэрмічнай стабільнасцю. Гэтыя акумулятары могуць працаваць пры тэмпературы да 59°C без якіх-небудзь пашкоджанняў. Свінцова-кіслотныя акумулятары пры падобнай тэмпературы страцілі б да 80% свайго тэрміну службы.

Яшчэ адна праблема — вага акумулятараў. Пры падобнай ёмістасці свінцова-кіслотныя акумулятары важаць значна больш. Такім чынам, яны часта патрабуюць спецыяльнага абсталявання і больш працяглага часу ўстаноўкі, што можа прывесці да меншай колькасці чалавека-гадзін, затрачаных на працу.

Яшчэ адна праблема — бяспека работнікаў. У цэлым, акумулятары LiFePO4 больш бяспечныя, чым свінцова-кіслотныя. Згодна з рэкамендацыямі OSHA, свінцова-кіслотныя акумулятары павінны захоўвацца ў спецыяльным памяшканні з абсталяваннем, прызначаным для выдалення небяспечных выпарэнняў. Гэта ўносіць дадатковыя выдаткі і складанасці ў прамысловую дзейнасць.

Выснова

Літый-іённыя акумулятары маюць відавочную перавагу ў прамысловых умовах і для электрамабіляў з нізкай хуткасцю. Яны служаць даўжэй, што дазваляе зэканоміць грошы карыстальнікаў. Гэтыя акумулятары таксама не патрабуюць абслугоўвання, што асабліва важна ў прамысловых умовах, дзе эканомія сродкаў мае першараднае значэнне.