Ի՞նչ են լիթիում-իոնային մարտկոցները

Լիթիում-իոնային մարտկոցները մարտկոցների քիմիայի տարածված տեսակ են: Այս մարտկոցների հիմնական առավելությունն այն է, որ դրանք լիցքավորվող են: Այս առանձնահատկության շնորհիվ դրանք այսօր հանդիպում են մարտկոց օգտագործող սպառողական սարքերի մեծ մասում: Դրանք կարելի է գտնել հեռախոսներում, էլեկտրական մեքենաներում և մարտկոցով աշխատող գոլֆի մեքենաներում:

Ինչպե՞ս են աշխատում լիթիում-իոնային մարտկոցները։

Լիթիում-իոնային մարտկոցները կազմված են մեկ կամ մի քանի լիթիում-իոնային մարտկոցներից: Դրանք նաև պարունակում են պաշտպանիչ միկրոսխեմա՝ գերլիցքավորումը կանխելու համար: Բջիջները կոչվում են մարտկոցներ, երբ տեղադրվում են պաշտպանիչ միկրոսխեմա ունեցող պատյանում:

Լիթիում-իոնային մարտկոցները նույնն են, ինչ լիթիումային մարտկոցները։

Ոչ։ Լիթիումային և լիթիում-իոնային մարտկոցները շատ տարբեր են։ Հիմնական տարբերությունն այն է, որ վերջիններս լիցքավորվող են։ Մեկ այլ կարևոր տարբերություն պիտանելիության ժամկետն է։ Լիթիումային մարտկոցը կարող է ծառայել մինչև 12 տարի չօգտագործված, մինչդեռ լիթիում-իոնային մարտկոցները ունեն մինչև 3 տարի պիտանելիության ժամկետ։

Որո՞նք են լիթիում-իոնային մարտկոցների հիմնական բաղադրիչները

Լիթիում-իոնային մարտկոցները ունեն չորս հիմնական բաղադրիչ։ Դրանք են՝

Անոդ

Անոդը թույլ է տալիս էլեկտրականությունը մարտկոցից տեղափոխել արտաքին շղթա։ Այն նաև կուտակում է լիթիումի իոններ մարտկոցը լիցքավորելիս։

Կաթոդ

Կաթոդն է որոշում մարտկոցի տարողունակությունն ու լարումը։ Մարտկոցը լիցքաթափելիս այն արտադրում է լիթիումի իոններ։

Էլեկտրոլիտ

Էլեկտրոլիտը նյութ է, որը ծառայում է որպես խողովակ լիթիումի իոնների համար՝ կաթոդի և անոդի միջև տեղաշարժվելու համար։ Այն կազմված է աղերից, հավելանյութերից և տարբեր լուծիչներից։

Բաժանիչը

Լիթիում-իոնային մարտկոցի վերջին մասը բաժանիչն է։ Այն գործում է որպես ֆիզիկական պատնեշ՝ կաթոդն ու անոդը միմյանցից հեռու պահելու համար։

Լիթիում-իոնային մարտկոցները աշխատում են՝ լիթիումի իոնները կաթոդից անոդ և էլեկտրոլիտի միջոցով հակառակը տեղափոխելով։ Շարժվելիս իոնները ակտիվացնում են անոդում գտնվող ազատ էլեկտրոնները՝ ստեղծելով լիցք դրական հոսանքի կոլեկտորում։ Այս էլեկտրոնները հոսում են սարքի՝ հեռախոսի կամ գոլֆի մեքենայի, միջով դեպի բացասական կոլեկտոր և հետ՝ կաթոդ։ Մարտկոցի ներսում էլեկտրոնների ազատ հոսքը կանխվում է բաժանիչի կողմից՝ դրանք մղելով դեպի կոնտակտները։

Երբ դուք լիցքավորում եք լիթիում-իոնային մարտկոցը, կաթոդը արտանետում է լիթիումի իոններ, և դրանք շարժվում են դեպի անոդը։ Լիցքաթափման ժամանակ լիթիումի իոնները շարժվում են անոդից դեպի կաթոդ, ինչը առաջացնում է հոսանքի հոսք։

Ե՞րբ են հորինվել լիթիում-իոնային մարտկոցները։

Լիթիում-իոնային մարտկոցները առաջին անգամ մտահղացվել են 70-ականներին անգլիացի քիմիկոս Սթենլի Ուիթինգհեմի կողմից: Իր փորձերի ընթացքում գիտնականները ուսումնասիրել են տարբեր քիմիական նյութեր՝ ինքնալիցքավորվող մարտկոց ստեղծելու համար: Նրա առաջին փորձարկումը որպես էլեկտրոդներ ներառել է տիտանի դիսուլֆիդ և լիթիում: Սակայն մարտկոցները կարող էին կարճ միացում ունենալ և պայթել:

80-ականներին մեկ այլ գիտնական՝ Ջոն Բ. Գուդենաֆը, ընդունեց մարտահրավերը: Կարճ ժամանակ անց ճապոնացի քիմիկոս Ակիրա Յոշինոն սկսեց տեխնոլոգիայի հետազոտությունները: Յոշինոն և Գուդենաֆը ապացուցեցին, որ լիթիումի մետաղը պայթյունների հիմնական պատճառն է:

90-ականներին լիթիում-իոնային տեխնոլոգիան սկսեց մեծ տարածում գտնել՝ տասնամյակի վերջում արագորեն դառնալով տարածված էներգիայի աղբյուր։ Սա առաջին անգամն էր, որ տեխնոլոգիան առևտրայնացվեց Sony-ի կողմից։ Լիթիումային մարտկոցների անվտանգության այդ վատ ցուցանիշը խթանեց լիթիում-իոնային մարտկոցների մշակումը։

Թեև լիթիումային մարտկոցները կարող են պահպանել ավելի բարձր էներգիայի խտություն, դրանք անվտանգ չեն լիցքավորման և լիցքաթափման ժամանակ։ Մյուս կողմից, լիթիում-իոնային մարտկոցները բավականին անվտանգ են լիցքավորման և լիցքաթափման համար, երբ օգտատերերը հետևում են անվտանգության հիմնական ուղեցույցներին։

Ո՞րն է լավագույն լիթիում-իոնային քիմիան։

Կան լիթիում-իոնային մարտկոցների քիմիական կազմի բազմաթիվ տեսակներ։ Առևտրային առումով մատչելիներն են՝

Լիթիումի տիտանիատ
Լիթիում-նիկել-կոբալտ-ալյումինի օքսիդ
Լիթիում-նիկել-մանգան-կոբալտ-օքսիդ
Լիթիումի մանգանի օքսիդ (LMO)
Լիթիումի կոբալտի օքսիդ
Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LiFePO4)

Լիթիում-իոնային մարտկոցների քիմիական միացությունների բազմաթիվ տեսակներ կան: Յուրաքանչյուրն ունի իր դրական և բացասական կողմերը: Այնուամենայնիվ, որոշները հարմար են միայն որոշակի օգտագործման դեպքերի համար: Հետևաբար, ձեր ընտրած տեսակը կախված կլինի ձեր էներգիայի կարիքներից, բյուջեից, անվտանգության հանդուրժողականությունից և կոնկրետ օգտագործման դեպքից:

Այնուամենայնիվ, LiFePO4 մարտկոցները առևտրային առումով ամենամատչելի տարբերակն են: Այս մարտկոցները պարունակում են գրաֆիտային ածխածնային էլեկտրոդ, որը ծառայում է որպես անոդ, և ֆոսֆատ՝ որպես կաթոդ: Դրանք ունեն երկար ցիկլային կյանք՝ մինչև 10,000 ցիկլ:

Բացի այդ, դրանք ապահովում են հիանալի ջերմային կայունություն և կարող են անվտանգ կերպով հաղթահարել պահանջարկի կարճատև տատանումները: LiFePO4 մարտկոցները գնահատվում են մինչև 510 աստիճան Ֆարենհայտի ջերմային փախուստի շեմի համար, որը ամենաբարձրն է առևտրային առումով մատչելի լիթիում-իոնային մարտկոցների տեսակների մեջ:

LiFePO4 մարտկոցների առավելությունները

Կապարաթթվային և այլ լիթիումային հիմքով մարտկոցների համեմատ, լիթիում-երկաթի ֆոսֆատային մարտկոցներն ունեն հսկայական առավելություն։ Դրանք արդյունավետորեն լիցքավորվում և լիցքաթափվում են, ավելի երկար են ծառայում և կարող են խորը ցիկլով աշխատել։մաքրողառանց հզորությունը կորցնելու: Այս առավելությունները նշանակում են, որ մարտկոցները իրենց կյանքի ընթացքում առաջարկում են հսկայական խնայողություններ՝ համեմատած այլ տեսակի մարտկոցների հետ: Ստորև ներկայացված են այս մարտկոցների կոնկրետ առավելությունները ցածր արագությամբ տրանսպորտային միջոցներում և արդյունաբերական սարքավորումներում:

LiFePO4 մարտկոց ցածր արագությամբ տրանսպորտային միջոցներում

Ցածր արագությամբ էլեկտրական մեքենաները (LEV) չորսանիվ մեքենաներ են, որոնք կշռում են 3000 ֆունտից պակաս: Դրանք աշխատում են էլեկտրական մարտկոցներով, ինչը դրանք դարձնում է գոլֆի մեքենաների և այլ հանգստի նպատակների համար հանրաճանաչ ընտրություն:

Ձեր LEV-ի համար մարտկոցային տարբերակ ընտրելիս ամենակարևոր նկատառումներից մեկը երկարակեցությունն է: Օրինակ, մարտկոցով աշխատող գոլֆի մեքենաները պետք է ունենան բավարար հզորություն՝ 18 անցքանի գոլֆի դաշտում առանց լիցքավորման անհրաժեշտության տեղաշարժվելու համար:

Մեկ այլ կարևոր նկատառում է սպասարկման ժամանակացույցը: Լավ մարտկոցը չպետք է սպասարկման կարիք ունենա՝ ձեր հանգիստ գործունեությունից առավելագույն հաճույք ապահովելու համար:

Մարտկոցը պետք է նաև կարողանա աշխատել տարբեր եղանակային պայմաններում: Օրինակ, այն պետք է թույլ տա գոլֆ խաղալ և՛ ամռան շոգին, և՛ աշնանը, երբ ջերմաստիճանը իջնում է:

Լավ մարտկոցը պետք է ունենա նաև կառավարման համակարգ, որը կապահովի, որ այն չափազանց չտաքանա կամ չսառչի, ինչը կվատթարացնի դրա հզորությունը։

Այս բոլոր հիմնական, բայց կարևոր պայմանները բավարարող լավագույն ապրանքանիշերից մեկը ROYPOW-ն է: Նրանց LiFePO4 լիթիումային մարտկոցների շարքը նախատեսված է 4°F-ից մինչև 131°F ջերմաստիճանի համար: Մարտկոցները գալիս են ներկառուցված մարտկոցի կառավարման համակարգով և չափազանց հեշտ են տեղադրել:

Լիթիում-իոնային մարտկոցների արդյունաբերական կիրառություններ

Լիթիում-իոնային մարտկոցները արդյունաբերական կիրառություններում տարածված տարբերակ են: Առավել տարածված քիմիական նյութը LiFePO4 մարտկոցներն են: Այս մարտկոցներն օգտագործելու ամենատարածված սարքավորումներից են՝

Նեղ միջանցքով բեռնատարներ
Հակառակ հավասարակշռված բեռնամբարձիչներ
Եռանիվ բեռնամբարձիչներ
Ռակի ստեքերներ
Վերջնակետային և կենտրոնական հեծյալներ

Կան բազմաթիվ պատճառներ, թե ինչու են լիթիում-իոնային մարտկոցները ժողովրդականություն ձեռք բերում արդյունաբերական պայմաններում: Հիմնականներն են՝

Բարձր հզորություն և երկարակեցություն

Լիթիում-իոնային մարտկոցները կապարաթթվային մարտկոցների համեմատ ունեն ավելի մեծ էներգիայի խտություն և ավելի երկարակեցություն։ Դրանք կարող են կշռել քաշի մեկ երրորդը և ապահովել նույն հզորությունը։

Դրանց կյանքի ցիկլը մեկ այլ կարևոր առավելություն է: Արդյունաբերական գործունեության համար նպատակն է կարճաժամկետ կրկնվող ծախսերը նվազագույնի հասցնելը: Լիթիում-իոնային մարտկոցների դեպքում բեռնամբարձիչների մարտկոցները կարող են ծառայել երեք անգամ ավելի երկար, ինչը երկարաժամկետ հեռանկարում կհանգեցնի հսկայական ծախսերի խնայողության:

Դրանք կարող են նաև աշխատել մինչև 80% լիցքաթափման ավելի մեծ խորության վրա՝ առանց որևէ ազդեցության իրենց հզորության վրա: Սա ունի մեկ այլ առավելություն՝ ժամանակի խնայողություն: Գործողությունները պետք չէ կես ճանապարհին կանգ առնել մարտկոցները փոխարինելու համար, ինչը կարող է հանգեցնել հազարավոր աշխատաժամերի խնայողության բավականաչափ մեծ ժամանակահատվածում:

Բարձր արագությամբ լիցքավորում

Արդյունաբերական կապարաթթվային մարտկոցների դեպքում լիցքավորման սովորական ժամանակը մոտ ութ ժամ է։ Դա համարժեք է ամբողջ 8-ժամյա հերթափոխի, որի ընթացքում մարտկոցը հասանելի չէ օգտագործման համար։ Հետևաբար, ղեկավարը պետք է հաշվի առնի այս պարապուրդը և գնի լրացուցիչ մարտկոցներ։

LiFePO4 մարտկոցների դեպքում դա խնդիր չէ։ Լավ օրինակ էROYPOW արդյունաբերական LifePO4 լիթիումային մարտկոցներ, որոնք լիցքավորվում են չորս անգամ ավելի արագ, քան կապարաթթվային մարտկոցները: Մեկ այլ առավելություն է լիցքաթափման ժամանակ արդյունավետությունը պահպանելու ունակությունը: Կապարաթթվային մարտկոցները հաճախ տառապում են աշխատանքի դանդաղումից լիցքաթափման ընթացքում:

ROYPOW արդյունաբերական մարտկոցների շարքը նույնպես հիշողության հետ կապված խնդիրներ չունի՝ շնորհիվ մարտկոցների արդյունավետ կառավարման համակարգի: Կապարաթթվային մարտկոցները հաճախ տառապում են այս խնդրից, ինչը կարող է հանգեցնել լիարժեք հզորության չհասնելուն:

Ժամանակի ընթացքում այն առաջացնում է սուլֆացիա, որը կարող է կիսով չափ կրճատել դրանց առանց այն էլ կարճ կյանքի տևողությունը։ Խնդիրը հաճախ առաջանում է, երբ կապարաթթվային մարտկոցները պահվում են առանց լրիվ լիցքավորման։ Լիթիումային մարտկոցները կարող են լիցքավորվել կարճ ժամանակահատվածներում և պահվել զրոյից բարձր ցանկացած հզորությամբ՝ առանց որևէ խնդրի։

Անվտանգություն և կառավարում

LiFePO4 մարտկոցները հսկայական առավելություն ունեն արդյունաբերական պայմաններում: Նախ, դրանք ունեն մեծ ջերմային կայունություն: Այս մարտկոցները կարող են աշխատել մինչև 131°F ջերմաստիճանում՝ առանց որևէ վնասի: Կապարաթթվային մարտկոցները նմանատիպ ջերմաստիճանում կկորցնեն իրենց կյանքի ցիկլի մինչև 80%-ը:

Մեկ այլ խնդիր է մարտկոցների քաշը: Նմանատիպ մարտկոցային տարողության համար կապարաթթվային մարտկոցները զգալիորեն ավելի մեծ են կշռում: Հետևաբար, դրանք հաճախ պահանջում են հատուկ սարքավորումներ և ավելի երկար տեղադրման ժամանակ, ինչը կարող է հանգեցնել աշխատանքի վրա ծախսվող աշխատաժամերի նվազմանը:

Մեկ այլ խնդիր է աշխատողների անվտանգությունը: Ընդհանուր առմամբ, LiFePO4 մարտկոցները ավելի անվտանգ են, քան կապարաթթվային մարտկոցները: OSHA ուղեցույցների համաձայն, կապարաթթվային մարտկոցները պետք է պահվեն հատուկ սենյակում՝ վտանգավոր գոլորշիները վերացնելու համար նախատեսված սարքավորումներով: Սա լրացուցիչ ծախսեր և բարդություն է մտցնում արդյունաբերական գործունեության մեջ:

Եզրակացություն

Լիթիում-իոնային մարտկոցները հստակ առավելություն ունեն արդյունաբերական պայմաններում և ցածր արագությամբ էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների համար։ Դրանք ավելի երկար են ծառայում, հետևաբար խնայում են օգտագործողների գումարը։ Այս մարտկոցները նաև զրոյական սպասարկում են պահանջում, ինչը հատկապես կարևոր է արդյունաբերական պայմաններում, որտեղ ծախսերի խնայողությունը գերակա է։