Que son as baterías de ións de litio

As baterías de ións de litio son un tipo popular de química de batería. Unha das principais vantaxes que ofrecen estas baterías é que son recargables. Debido a esta característica, atópanse na maioría dos dispositivos de consumo actuais que usan unha batería. Pódense atopar en teléfonos, vehículos eléctricos e carros de golf alimentados por batería.

Como funcionan as baterías de ións de litio?

As baterías de ións de litio están compostas por unha ou varias celas de ións de litio. Tamén conteñen unha placa de circuítos protectora para evitar a sobrecarga. As celas chámanse baterías unha vez instaladas nunha carcasa cunha placa de circuítos protectora.

Son as baterías de ións de litio o mesmo que as baterías de litio?

Non. Unha batería de litio e unha batería de ións de litio son moi diferentes. A principal diferenza é que estas últimas son recargables. Outra diferenza importante é a vida útil. Unha batería de litio pode durar ata 12 anos sen usar, mentres que as baterías de ións de litio teñen unha vida útil de ata 3 anos.

Cales son os compoñentes clave das baterías de ións de litio

As celas de ións de litio teñen catro compoñentes principais. Estes son:

Ánodo

O ánodo permite que a electricidade se mova da batería a un circuíto externo. Tamén almacena ións de litio ao cargar a batería.

Cátodo

O cátodo é o que determina a capacidade e a voltaxe da cela. Produce ións de litio ao descargar a batería.

Electrolito

O electrolito é un material que serve como conduto para que os ións de litio se movan entre o cátodo e o ánodo. Está composto de sales, aditivos e varios solventes.

O separador

A peza final dunha cela de ións de litio é o separador. Actúa como unha barreira física para manter separados o cátodo e o ánodo.

As baterías de ións de litio funcionan movendo ións de litio do cátodo ao ánodo e viceversa a través do electrolito. A medida que os ións se moven, activan os electróns libres no ánodo, creando unha carga no colector de corrente positivo. Estes electróns flúen a través do dispositivo, un teléfono ou un carriño de golf, ata o colector negativo e de volta ao cátodo. O separador impide o fluxo libre de electróns dentro da batería, o que os forza cara aos contactos.

Cando se carga unha batería de ións de litio, o cátodo libera ións de litio, que se moven cara ao ánodo. Ao descargarse, os ións de litio móvense do ánodo ao cátodo, o que xera un fluxo de corrente.

Cando se inventaron as baterías de ións de litio?

As baterías de ións de litio foron concibidas por primeira vez nos anos 70 polo químico inglés Stanley Whittingham. Durante os seus experimentos, os científicos investigaron varias combinacións químicas para atopar unha batería que puidese recargarse por si mesma. A súa primeira proba implicou disulfuro de titanio e litio como eléctrodos. Non obstante, as baterías podían curtocircuitarse e explotar.

Nos anos 80, outro científico, John B. Goodenough, aceptou o reto. Pouco despois, Akira Yoshino, un químico xaponés, comezou a investigar a tecnoloxía. Yoshino e Goodenough demostraron que o metal de litio era a principal causa das explosións.

Nos anos 90, a tecnoloxía de ións de litio comezou a gañar forza, converténdose rapidamente nunha fonte de enerxía popular a finais da década. Foi a primeira vez que Sony comercializou a tecnoloxía. Ese mal historial de seguridade das baterías de litio impulsou o desenvolvemento destas baterías.

Aínda que as baterías de litio poden conter unha maior densidade de enerxía, non son seguras durante a carga e a descarga. Por outra banda, as baterías de ións de litio son bastante seguras para cargar e descargar cando os usuarios seguen as pautas básicas de seguridade.

Cal é a mellor química de ións de litio?

Existen numerosos tipos de químicas de baterías de ións de litio. As dispoñibles comercialmente son:

Titanato de litio
Óxido de aluminio, níquel e cobalto de litio
Óxido de litio, níquel, manganeso e cobalto
Óxido de litio e manganeso (OMH)
Óxido de litio e cobalto
Fosfato de ferro e litio (LiFePO4)

Existen numerosos tipos de composicións químicas para as baterías de ións de litio. Cada unha delas ten as súas vantaxes e desvantaxes. Non obstante, algunhas só son axeitadas para casos de uso específicos. Polo tanto, o tipo que escolla dependerá das súas necesidades de enerxía, orzamento, tolerancia de seguridade e caso de uso específico.

Non obstante, as baterías de LiFePO4 son a opción máis dispoñible comercialmente. Estas baterías conteñen un eléctrodo de grafito-carbono, que serve como ánodo, e fosfato como cátodo. Teñen unha longa vida útil de ata 10 000 ciclos.

Ademais, ofrecen unha gran estabilidade térmica e poden xestionar con seguridade sobretensións curtas na demanda. As baterías LiFePO4 teñen un limiar de fuga térmica de ata 510 graos Fahrenheit, o máis alto de calquera tipo de batería de ións de litio dispoñible comercialmente.

Vantaxes das baterías LiFePO4

En comparación coas baterías de chumbo-ácido e outras baterías de litio, as baterías de fosfato de ferro e litio teñen unha enorme vantaxe. Cárganse e descárganse de forma eficiente, duran máis e poden realizar ciclos profundos.clavesen perder capacidade. Estas vantaxes significan que as baterías ofrecen un enorme aforro de custos ao longo da súa vida útil en comparación con outros tipos de baterías. A continuación, móstranse as vantaxes específicas destas baterías en vehículos de baixa velocidade e equipos industriais.

Batería LiFePO4 en vehículos de baixa velocidade

Os vehículos eléctricos de baixa velocidade (LEV) son vehículos de catro rodas que pesan menos de 3000 libras. Están alimentados por baterías eléctricas, o que os converte nunha opción popular para carrinhos de golf e outros usos recreativos.

Ao elixir a opción de batería para o teu LEV, unha das consideracións máis importantes é a lonxevidade. Por exemplo, os carros de golf que funcionan con baterías deberían ter potencia suficiente para circular por un campo de golf de 18 buratos sen ter que recargalos.

Outra consideración importante é o programa de mantemento. Unha boa batería non debería requirir mantemento para garantir o máximo desfrute da túa actividade de lecer.

A batería tamén debería ser capaz de funcionar en diversas condicións meteorolóxicas. Por exemplo, debería permitirche xogar ao golf tanto na calor do verán como no outono, cando baixan as temperaturas.

Unha boa batería tamén debería vir cun sistema de control que garanta que non se sobrequente nin se arrefríe demasiado, o que degradaría a súa capacidade.

Unha das mellores marcas que cumpre todas estas condicións básicas pero importantes é ROYPOW. A súa liña de baterías de litio LiFePO4 está clasificada para temperaturas de 2 °C a 50 °C. As baterías inclúen un sistema de xestión de baterías integrado e son extremadamente fáciles de instalar.

Aplicacións industriais para baterías de ións de litio

As baterías de ións de litio son unha opción popular en aplicacións industriais. A química máis común utilizada son as baterías de LiFePO4. Algúns dos equipos máis comúns para usar estas baterías son:

Carretillas elevadoras de corredor estreito
Carretillas elevadoras contrapesadas
Carretillas elevadoras de 3 rodas
Apiladores de peóns
Cabaleiros finais e centrais

Hai moitas razóns polas que as baterías de ións de litio están a gañar popularidade nos entornos industriais. As principais son:

Alta capacidade e lonxevidade

As baterías de ións de litio teñen unha maior densidade de enerxía e lonxevidade en comparación coas baterías de chumbo-ácido. Poden pesar un terzo do peso e ofrecer a mesma potencia.

O seu ciclo de vida é outra gran vantaxe. Para unha operación industrial, o obxectivo é manter os custos recorrentes a curto prazo ao mínimo. Coas baterías de ións de litio, as baterías das carretillas elevadoras poden durar tres veces máis, o que supón un enorme aforro de custos a longo prazo.

Tamén poden funcionar a unha maior profundidade de descarga de ata o 80 % sen que iso afecte á súa capacidade. Isto ten outra vantaxe no aforro de tempo. As operacións non precisan deterse a metade de camiño para cambiar as baterías, o que pode supoñer o aforro de miles de horas de traballo durante un período de tempo suficientemente amplo.

Carga de alta velocidade

Coas baterías industriais de chumbo-ácido, o tempo de carga normal é de arredor de oito horas. Iso equivale a un turno completo de 8 horas no que a batería non está dispoñible para o seu uso. En consecuencia, un xerente debe ter en conta este tempo de inactividade e mercar baterías adicionais.

Coas baterías de LiFePO4, iso non é un desafío. Un bo exemplo é oBaterías de litio ROYPOW LifePO4 industriais, que se cargan catro veces máis rápido que as baterías de chumbo-ácido. Outra vantaxe é a capacidade de manter a eficiencia durante a descarga. As baterías de chumbo-ácido adoitan sufrir un atraso no rendemento ao descargarse.

A liña de baterías industriais ROYPOW tampouco ten problemas de memoria, grazas a un sistema eficiente de xestión da batería. As baterías de chumbo-ácido adoitan sufrir este problema, o que pode provocar que non se alcance a capacidade máxima.

Co tempo, provoca sulfatación, o que pode reducir á metade a súa xa curta vida útil. O problema adoita producirse cando as baterías de chumbo-ácido se almacenan sen unha carga completa. As baterías de litio pódense cargar a intervalos curtos e almacenar a calquera capacidade por riba de cero sen ningún problema.

Seguridade e manexo

As baterías LiFePO4 teñen unha gran vantaxe en entornos industriais. En primeiro lugar, teñen unha gran estabilidade térmica. Estas baterías poden funcionar a temperaturas de ata 59 °C sen sufrir ningún dano. As baterías de chumbo-ácido perderían ata o 80 % do seu ciclo de vida a unha temperatura similar.

Outro problema é o peso das baterías. Para unha capacidade de batería similar, as baterías de chumbo-ácido pesan significativamente máis. Como tal, a miúdo necesitan equipos específicos e un tempo de instalación máis longo, o que pode levar a menos horas de traballo dedicadas ao traballo.

Outro problema é a seguridade dos traballadores. En xeral, as baterías de LiFePO4 son máis seguras que as baterías de chumbo-ácido. Segundo as directrices da OSHA, as baterías de chumbo-ácido deben almacenarse nunha sala especial con equipos deseñados para eliminar os fumes perigosos. Isto introduce un custo e unha complexidade adicionais nunha operación industrial.

Conclusión

As baterías de ións de litio teñen unha clara vantaxe en entornos industriais e para vehículos eléctricos de baixa velocidade. Duran máis, o que aforra cartos aos usuarios. Estas baterías tamén requiren cero mantemento, o que é especialmente importante nun entorno industrial onde o aforro de custos é primordial.