Што се литиум-јонски батерии

Литиум-јонските батерии се популарен вид хемија на батерии. Голема предност што ја нудат овие батерии е тоа што се полнат. Поради оваа карактеристика, тие се наоѓаат во повеќето потрошувачки уреди денес што користат батерија. Може да се најдат во телефони, електрични возила и колички за голф на батерии.

Како функционираат литиум-јонските батерии?

Литиум-јонските батерии се составени од една или повеќе литиум-јонски ќелии. Тие исто така содржат заштитна плочка за да се спречи преполнување. Ќелиите се нарекуваат батерии откако ќе се инсталираат во куќиште со заштитна плочка.

Дали литиум-јонските батерии се исти како и литиумските батерии?

Не. Литиумската батерија и литиум-јонската батерија се многу различни. Главната разлика е што вторите се полнат. Друга голема разлика е рокот на траење. Литиумската батерија може да трае до 12 години некористена, додека литиум-јонските батерии имаат рок на траење до 3 години.

Кои се клучните компоненти на литиум-јонските батерии

Литиум-јонските ќелии имаат четири главни компоненти. Тие се:

Анода

Анодата овозможува електричната енергија да се движи од батеријата до надворешно коло. Исто така, складира литиумски јони при полнење на батеријата.

Катода

Катодата е она што го одредува капацитетот и напонот на ќелијата. Таа произведува литиумски јони при празнење на батеријата.

Електролит

Електролитот е материјал кој служи како канал за движење на литиумските јони помеѓу катодата и анодата. Тој е составен од соли, адитиви и разни растворувачи.

Разделувачот

Последниот дел во литиум-јонската ќелија е сепараторот. Тој делува како физичка бариера за да ги држи катодата и анодата одвоени.

Литиум-јонските батерии работат со поместување на литиумски јони од катодата до анодата и обратно преку електролитот. Како што јоните се движат, тие активираат слободни електрони во анодата, создавајќи полнеж кај колекторот за позитивна струја. Овие електрони течат низ уредот, телефон или количка за голф, до негативниот колектор и назад во катодата. Слободниот проток на електрони во батеријата е спречен од сепараторот, принудувајќи ги кон контактите.

Кога полните литиум-јонска батерија, катодата ослободува литиумски јони, кои се движат кон анодата. При празнење, литиумските јони се движат од анодата кон катодата, што генерира проток на струја.

Кога биле измислени литиум-јонските батерии?

Литиум-јонските батерии за прв пат биле осмислени во 70-тите години од англискиот хемичар Стенли Витингем. За време на неговите експерименти, научниците истражувале различни хемиски соединенија за батерија што може сама да се полни. Неговото прво испитување вклучувало титаниум дисулфид и литиум како електроди. Сепак, батериите би доживеале краток спој и би експлодирале.

Во 80-тите, друг научник, Џон Б. Гуденоф, го прифати предизвикот. Набргу потоа, Акира Јошино, јапонски хемичар, започна истражување на технологијата. Јошино и Гуденоф докажаа дека литиумот е главната причина за експлозиите.

Во 90-тите, литиум-јонската технологија почна да добива на популарност, брзо станувајќи популарен извор на енергија до крајот на деценијата. Тоа беше првпат технологијата да биде комерцијализирана од страна на Sony. Таа лоша безбедносна евиденција на литиумските батерии го поттикна развојот на литиум-јонските батерии.

Иако литиумските батерии можат да задржат поголема густина на енергија, тие се небезбедни за време на полнењето и празнењето. Од друга страна, литиум-јонските батерии се сосема безбедни за полнење и празнење кога корисниците се придржуваат до основните безбедносни упатства.

Која е најдобрата литиум-јонска хемија?

Постојат бројни видови на хемиски состав на литиум-јонски батерии. Комерцијално достапните се:

Литиум титанат
Литиум никел кобалт алуминиум оксид
Литиум никел манган кобалт оксид
Литиум манган оксид (LMO)
Литиум кобалт оксид
Литиум железен фосфат (LiFePO4)

Постојат бројни видови хемиски состав за литиум-јонски батерии. Секоја од нив има свои предности и недостатоци. Сепак, некои се погодни само за специфични случаи на употреба. Како такви, типот што ќе го изберете ќе зависи од вашите потреби за енергија, буџет, толеранција на безбедност и специфичен случај на употреба.

Сепак, LiFePO4 батериите се најкомерцијално достапната опција. Овие батерии содржат графитна јаглеродна електрода, која служи како анода, и фосфат како катода. Тие имаат долг век на траење до 10.000 циклуси.

Дополнително, тие нудат одлична термичка стабилност и можат безбедно да се справат со кратки пренапони на побарувачката. LiFePO4 батериите се оценети за праг на термичко бегство до 510 степени Фаренхајт, највисок од кој било комерцијално достапен тип на литиум-јонска батерија.

Предности на LiFePO4 батериите

Во споредба со оловно-киселинските и другите литиумски батерии, литиумските железо-фосфатни батерии имаат огромна предност. Тие се полнат и празнат ефикасно, траат подолго и можат длабоко да циркулираат.cleбез губење на капацитетот. Овие предности значат дека батериите нудат огромни заштеди на трошоци во текот на нивниот животен век во споредба со другите типови батерии. Подолу е даден преглед на специфичните предности на овие батерии кај возилата со мала брзина и индустриската опрема.

LiFePO4 батерија во возила со мала брзина

Електричните возила со ниска брзина (LEV) се возила на четири тркала кои тежат помалку од 3000 фунти. Тие се напојуваат со електрични батерии, што ги прави популарен избор за колички за голф и други рекреативни намени.

При изборот на опција за батерија за вашиот LEV, еден од најважните фактори што треба да се земат предвид е долготрајноста. На пример, колички за голф на батерии треба да имаат доволно моќност за да возат на терен за голф со 18 дупки без потреба од полнење.

Друг важен фактор е распоредот за одржување. Добрата батерија не треба да бара одржување за да се обезбеди максимално уживање во вашата лежерна активност.

Батеријата треба да може да работи и во различни временски услови. На пример, треба да ви овозможи да играте голф и во летните горештини и на есен кога температурите паѓаат.

Добрата батерија треба да има и систем за контрола што ќе осигури дека нема премногу да се прегрее или лади, со што ќе се намали нејзиниот капацитет.

Еден од најдобрите брендови што ги исполнува сите овие основни, но важни услови е ROYPOW. Нивната линија на литиумски батерии LiFePO4 е оценета за температури од 4°F до 131°F. Батериите доаѓаат со вграден систем за управување со батерии и се исклучително лесни за инсталирање.

Индустриски апликации за литиум-јонски батерии

Литиум-јонските батерии се популарна опција во индустриските апликации. Најчесто користената хемикалија се батериите LiFePO4. Некои од најчестите опреми за користење на овие батерии се:

Виљушкари со тесен ходник
Контрабалансирани виљушкари
Виљушкари со 3 тркала
Воки-стакла
Крајни и централни возачи

Постојат многу причини зошто литиум-јонските батерии стануваат сè попопуларни во индустриските средини. Главните се:

Висок капацитет и долговечност

Литиум-јонските батерии имаат поголема густина на енергија и подолг век на траење во споредба со оловно-киселинските батерии. Тие можат да тежат една третина од тежината и да испорачаат иста моќност.

Нивниот животен циклус е уште една голема предност. За индустриско работење, целта е краткорочните периодични трошоци да се сведат на минимум. Со литиум-јонските батерии, батериите за виљушкар можат да траат три пати подолго, што доведува до огромни заштеди на трошоци на долг рок.

Тие исто така можат да работат на поголема длабочина на празнење до 80% без никакво влијание врз нивниот капацитет. Тоа има уште една предност во заштедата на време. Операциите не мора да застануваат на половина пат за да се заменат батериите, што може да доведе до заштеда на илјадници работни часови во доволно голем период.

Брзо полнење

Кај индустриските оловно-киселински батерии, нормалното време на полнење е околу осум часа. Тоа е еквивалентно на цела 8-часовна смена каде што батеријата не е достапна за употреба. Следствено, менаџерот мора да го земе предвид ова време на застој и да купи дополнителни батерии.

Со LiFePO4 батериите, тоа не е предизвик. Добар пример еROYPOW индустриски LifePO4 литиумски батерии, кои се полнат четири пати побрзо од оловно-киселинските батерии. Друга предност е можноста да останат ефикасни за време на празнењето. Оловно-киселинските батерии честопати страдаат од застој во перформансите додека се празнат.

Линијата индустриски батерии ROYPOW, исто така, нема проблеми со меморијата, благодарение на ефикасниот систем за управување со батериите. Оловно-киселинските батерии често страдаат од овој проблем, што може да доведе до неможност за достигнување на целосен капацитет.

Со текот на времето, тоа предизвикува сулфација, што може да го преполови нивниот веќе краток век на траење. Проблемот често се јавува кога оловно-киселинските батерии се складираат без целосно полнење. Литиумските батерии може да се полнат во кратки интервали и да се складираат со кој било капацитет над нула без никакви проблеми.

Безбедност и ракување

LiFePO4 батериите имаат огромна предност во индустриските услови. Прво, тие имаат одлична термичка стабилност. Овие батерии можат да работат на температури до 131°F без да претрпат никаква штета. Оловно-киселинските батерии би изгубиле до 80% од својот животен циклус на слична температура.

Друг проблем е тежината на батериите. За сличен капацитет на батериите, оловно-киселинските батерии тежат значително повеќе. Како такви, тие често бараат специфична опрема и подолго време на инсталација, што може да доведе до помалку работни часови потрошени на работата.

Друго прашање е безбедноста на работниците. Општо земено, LiFePO4 батериите се побезбедни од оловно-киселинските батерии. Според упатствата на OSHA, оловно-киселинските батерии мора да се чуваат во посебна просторија со опрема дизајнирана да ги елиминира опасните испарувања. Тоа воведува дополнителни трошоци и сложеност во индустриското работење.

Заклучок

Литиум-јонските батерии имаат јасна предност во индустриските услови и за електрични возила со мала брзина. Тие траат подолго, а со тоа заштедуваат пари на корисниците. Овие батерии исто така не бараат одржување, што е особено важно во индустриски услови каде што заштедата на трошоци е од најголема важност.