Литиум-ион батерей гэж юу вэ

Лити-ион батерей нь батерейны химийн түгээмэл төрөл юм. Эдгээр батерейны гол давуу тал нь цэнэглэдэг явдал юм. Энэ онцлогоос шалтгаалан тэдгээрийг өнөөдөр батерей ашигладаг ихэнх хэрэглээний төхөөрөмжүүдэд ашигладаг. Тэдгээрийг утас, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, батерейгаар ажилладаг гольфын тэрэгнээс олж болно.

Лити-ион батерей хэрхэн ажилладаг вэ?

Лити-ион батерей нь нэг буюу хэд хэдэн лити-ион элементээс бүрддэг. Тэдгээр нь хэт цэнэглэхээс сэргийлсэн хамгаалалтын хэлхээний самбартай. Эдгээр элементийг хамгаалалтын хэлхээний самбартай гэрт суурилуулсны дараа батерей гэж нэрлэдэг.

Лити-ион батерей нь литийн батерейтай адилхан уу?

Үгүй. Лити батерей болон лити-ион батерей нь маш өөр. Гол ялгаа нь сүүлийнх нь цэнэглэгддэг. Өөр нэг томоохон ялгаа нь хадгалах хугацаа юм. Лити батерейг ашиглаагүй тохиолдолд 12 жил хүртэл ашиглах боломжтой бол лити-ион батерейг 3 жил хүртэл хадгалах хугацаатай.

Литиум ионы батерейны гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд юу вэ

Лити-ионы эсүүд нь дөрвөн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй. Эдгээр нь:

Анод

Анод нь цахилгааныг батерейгаас гадаад хэлхээнд шилжүүлэх боломжийг олгодог. Мөн батерейг цэнэглэх үед литийн ионуудыг хадгалдаг.

Катод

Катод нь эсийн багтаамж болон хүчдэлийг тодорхойлдог зүйл юм. Энэ нь батерейг цэнэггүй болгох үед литийн ион үүсгэдэг.

Электролит

Электролит нь литийн ионууд катод ба анодын хооронд шилжих суваг болж үйлчилдэг материал юм. Энэ нь давс, нэмэлт бодис болон янз бүрийн уусгагчаас бүрдэнэ.

Тусгаарлагч

Лити-ионы элементийн эцсийн хэсэг нь тусгаарлагч юм. Энэ нь катод ба анодыг тусгаарлах физик саад тотгор болж үйлчилдэг.

Лити-ион батерей нь литийн ионуудыг катодоос анод руу болон электролитоор дамжуулан эсрэгээр нь зөөх замаар ажилладаг. Ионууд хөдлөхөд тэд анод дахь чөлөөт электронуудыг идэвхжүүлж, эерэг гүйдлийн цуглуулагч дээр цэнэг үүсгэдэг. Эдгээр электронууд нь төхөөрөмж, утас эсвэл гольфын тэргээр дамжин сөрөг цуглуулагч руу урсаж, катод руу буцаж ордог. Батерей доторх электронуудын чөлөөт урсгалыг тусгаарлагч саад болж, тэдгээрийг контактууд руу түлхдэг.

Лити-ион батерейг цэнэглэх үед катод нь литийн ионуудыг ялгаруулж, тэдгээр нь анод руу шилждэг. Цэнэг цэнэггүй болох үед литийн ионууд анодоос катод руу шилжиж, гүйдлийн урсгал үүсгэдэг.

Лити-ион батерейг хэзээ зохион бүтээсэн бэ?

Лити-ион батерейг анх 70-аад онд Английн химич Стэнли Виттингем зохион бүтээжээ. Түүний туршилтуудын үеэр эрдэмтэд өөрийгөө цэнэглэх боломжтой батерейны янз бүрийн химийн найрлагыг судалжээ. Түүний анхны туршилтад титан дисульфид болон литийг электрод болгон ашигласан. Гэсэн хэдий ч батерейнууд богино холболттой болж, дэлбэрдэг байв.

80-аад онд өөр нэг эрдэмтэн Жон Б. Гуденау энэ сорилтыг авчээ. Удалгүй Японы химич Акира Йошино энэ технологийн талаар судалгаа хийж эхэлсэн. Йошино, Гуденау нар литийн металл нь дэлбэрэлтийн гол шалтгаан болохыг нотолсон.

90-ээд онд лити-ионы технологи түгээмэл болж, арван жилийн эцэс гэхэд эрчим хүчний түгээмэл эх үүсвэр болсон. Энэ нь Sony компани уг технологийг анх удаа арилжааны зорилгоор ашигласан явдал байв. Лити батерейны аюулгүй байдлын энэхүү муу үзүүлэлт нь лити-ионы батерейг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон юм.

Литиум батерей нь илүү өндөр энергийн нягтралтай байж чаддаг ч цэнэглэх болон цэнэггүйжүүлэх үед аюултай байдаг. Нөгөөтэйгүүр, хэрэглэгчид үндсэн аюулгүй байдлын удирдамжийг дагаж мөрдвөл литиум-ион батерейг цэнэглэх болон цэнэггүйжүүлэхэд нэлээд аюулгүй байдаг.

Литий ионы хамгийн сайн химийн бодис юу вэ?

Лити-ион батерейны химийн олон төрөл байдаг. Худалдаанд байдаг нь:

Лити титанат
Литиум Никель Кобальт Хөнгөн цагааны исэл
Литиум Никель Манганы Кобальтын Исэл
Литийн манганы исэл (LMO)
Лити кобальтын исэл
Лити төмрийн фосфат (LiFePO4)

Лити-ион батерейны олон төрлийн химийн найрлага байдаг. Тэд тус бүр өөрийн гэсэн давуу болон сул талуудтай. Гэсэн хэдий ч зарим нь зөвхөн тодорхой хэрэглээний тохиолдолд тохиромжтой байдаг. Тиймээс таны сонгох төрөл нь таны эрчим хүчний хэрэгцээ, төсөв, аюулгүй байдлын хүлцэл болон тодорхой хэрэглээний тохиолдлоос хамаарна.

Гэсэн хэдий ч LiFePO4 батерей нь худалдаанд хамгийн их байдаг сонголт юм. Эдгээр батерейнууд нь анод болж үйлчилдэг графит нүүрстөрөгчийн электрод, катод болж фосфат агуулдаг. Тэдгээр нь 10,000 хүртэлх циклийн урт хугацаатай.

Үүнээс гадна, тэдгээр нь маш сайн дулааны тогтвортой байдлыг хангадаг бөгөөд эрэлтийн богино хугацааны огцом өсөлтийг аюулгүй зохицуулж чаддаг. LiFePO4 батерейнууд нь Фаренгейтийн 510 хэм хүртэл дулааны гүйдлийн босготой бөгөөд энэ нь худалдаанд байгаа лити-ион батерейны төрлөөс хамгийн өндөр үзүүлэлт юм.

LiFePO4 батерейны давуу талууд

Хар тугалганы хүчил болон бусад лити суурьтай батерейтай харьцуулахад лити төмрийн фосфатын батерей нь асар их давуу талтай. Эдгээр нь үр ашигтай цэнэглэж, цэнэггүйжүүлдэг, удаан эдэлгээтэй бөгөөд гүн цэнэг алдалттай байдаг.авга аххүчин чадлаа алдахгүйгээр. Эдгээр давуу талууд нь батерей нь бусад төрлийн батерейтай харьцуулахад ашиглалтын хугацаандаа ихээхэн хэмнэлт гаргадаг гэсэн үг юм. Бага хурдтай цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжид эдгээр батерейны тодорхой давуу талуудыг доор харуулав.

Бага хурдтай тээврийн хэрэгсэлд зориулсан LiFePO4 батерей

Бага хурдтай цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (LEV) нь 3000 фунтаас бага жинтэй дөрвөн дугуйтай тээврийн хэрэгсэл юм. Эдгээр нь цахилгаан батерейгаар ажилладаг тул гольфын тэрэг болон бусад зугаа цэнгэлийн зориулалтаар түгээмэл сонголт болдог.

LEV-дээ зориулж батерей сонгохдоо хамгийн чухал хүчин зүйлсийн нэг бол урт наслалт юм. Жишээлбэл, батерейгаар ажилладаг гольфын тэрэгнүүд 18 нүхтэй гольфын талбайгаар цэнэглэхгүйгээр явахад хангалттай хүчин чадалтай байх ёстой.

Өөр нэг чухал зүйл бол засвар үйлчилгээний хуваарь юм. Сайн батерейг таны чөлөөт үйл ажиллагаанаас хамгийн их таашаал авахын тулд засвар үйлчилгээ шаардлагагүй байх ёстой.

Батерей нь цаг агаарын янз бүрийн нөхцөлд ажиллах чадвартай байх ёстой. Жишээлбэл, энэ нь зуны халуунд болон температур буурах намар хоёуланд нь гольф тоглох боломжийг танд олгоно.

Сайн батерей нь хэт халахгүй эсвэл хэт их хөрөхгүй, улмаар хүчин чадлыг нь бууруулахгүй байх хяналтын системтэй байх ёстой.

Эдгээр бүх үндсэн боловч чухал нөхцлийг хангасан шилдэг брэндүүдийн нэг бол ROYPOW юм. Тэдний LiFePO4 литийн батерейны шугам нь 4°F-ээс 131°F хүртэлх температурт зориулагдсан. Батерейнууд нь суурилуулсан батерейны удирдлагын системтэй бөгөөд суурилуулахад маш хялбар.

Литиум ионы батерейны үйлдвэрлэлийн хэрэглээ

Лити-ион батерей нь үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд түгээмэл хэрэглэгддэг сонголт юм. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг химийн найрлага нь LiFePO4 батерей юм. Эдгээр батерейг ашигладаг хамгийн түгээмэл тоног төхөөрөмжийн зарим нь:

Нарийн эгнээний сэрээт ачигч
Тэнцвэржүүлсэн сэрээт ачигч
3 дугуйт сэрээт өргөгч
Утастай овоолго
Төгсгөл болон төвийн дугуйчид

Литиум ионы батерейнууд үйлдвэрлэлийн орчинд улам бүр түгээмэл болж байгаа олон шалтгаан бий. Гол шалтгаанууд нь:

Өндөр хүчин чадал ба урт наслалт

Лити-ион батерей нь хар тугалганы хүчлийн батерейтай харьцуулахад илүү их энергийн нягтралтай бөгөөд удаан эдэлгээтэй байдаг. Тэд жингийн гуравны нэгийг жинлэж, ижил гаралттай байдаг.

Тэдний ашиглалтын мөчлөг нь бас нэг томоохон давуу тал юм. Аж үйлдвэрийн үйл ажиллагааны хувьд богино хугацааны давтагдах зардлыг хамгийн бага байлгах зорилго оршино. Лити-ион батерейны тусламжтайгаар өргөгч ачигчийн батерей гурав дахин удаан ажиллах боломжтой бөгөөд энэ нь урт хугацаанд ихээхэн хэмжээний зардал хэмнэхэд хүргэдэг.

Тэд мөн хүчин чадалдаа ямар ч нөлөө үзүүлэхгүйгээр 80% хүртэлх илүү гүнд ажиллах боломжтой. Энэ нь цаг хэмнэх бас нэг давуу талтай. Батерейг солихын тулд үйл ажиллагааг дундаас нь зогсоох шаардлагагүй бөгөөд энэ нь хангалттай урт хугацаанд хэдэн мянган хүн-цаг хэмнэхэд хүргэдэг.

Өндөр хурдтай цэнэглэлт

Аж үйлдвэрийн хар тугалганы хүчлийн батерейны ердийн цэнэглэх хугацаа нь ойролцоогоор найман цаг байдаг. Энэ нь батерейг ашиглах боломжгүй бүхэл бүтэн 8 цагийн ээлжтэй тэнцэнэ. Үүний үр дүнд менежер энэхүү зогсолтын хугацааг тооцож, нэмэлт батерей худалдаж авах ёстой.

LiFePO4 батерейны хувьд энэ нь тийм ч хэцүү биш юм. Сайн жишээ болROYPOW аж үйлдвэрийн LifePO4 литийн батерей, хар тугалганы хүчлийн батерейгаас дөрөв дахин хурдан цэнэглэгддэг. Өөр нэг давуу тал нь цэнэггүй байх үед үр ашгаа хадгалах чадвар юм. Хар тугалганы хүчлийн батерейнууд цэнэггүй болох үед гүйцэтгэл нь ихэвчлэн удааширдаг.

ROYPOW үйлдвэрийн батерейны шугам нь үр ашигтай батерейны удирдлагын системийн ачаар санах ойн асуудалгүй байдаг. Хар тугалганы хүчлийн батерейнууд ихэвчлэн энэ асуудалтай тулгардаг бөгөөд энэ нь бүрэн хүчин чадлаараа ажиллахгүй болоход хүргэдэг.

Цаг хугацаа өнгөрөхөд энэ нь сульфатжуулалт үүсгэдэг бөгөөд энэ нь тэдний аль хэдийн богино хугацаанд ашиглагдах хугацааг хоёр дахин бууруулдаг. Энэ асуудал нь хар тугалганы хүчлийн батерейг бүрэн цэнэггүй хадгалах үед ихэвчлэн гардаг. Лити батерейг богино хугацаанд цэнэглэж, тэгээс дээш ямар ч хүчин чадлаар асуудалгүйгээр хадгалах боломжтой.

Аюулгүй байдал ба харьцах чадвар

LiFePO4 батерей нь үйлдвэрлэлийн орчинд асар их давуу талтай. Нэгдүгээрт, тэдгээр нь маш сайн дулааны тогтвортой байдалтай. Эдгээр батерей нь 131°F хүртэлх температурт ямар ч гэмтэлгүйгээр ажиллах боломжтой. Хар тугалганы хүчлийн батерей нь ижил температурт ашиглалтын мөчлөгийнхөө 80% хүртэлх хувийг алддаг.

Өөр нэг асуудал бол батерейны жин юм. Үүнтэй төстэй багтаамжтай батерейны хувьд хар тугалганы хүчлийн батерей нь хамаагүй илүү жинтэй байдаг. Тиймээс тэдгээр нь ихэвчлэн тусгай тоног төхөөрөмж, суурилуулах хугацааг уртасгах шаардлагатай байдаг бөгөөд энэ нь ажилд зарцуулах хүний цагийг багасгахад хүргэдэг.

Өөр нэг асуудал бол ажилчдын аюулгүй байдал юм. Ерөнхийдөө LiFePO4 батерей нь хар тугалганы хүчлийн батерейгаас илүү аюулгүй байдаг. OSHA-ийн удирдамжийн дагуу хар тугалганы хүчлийн батерейг аюултай утааг зайлуулах зориулалттай тоног төхөөрөмж бүхий тусгай өрөөнд хадгалах ёстой. Энэ нь үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаанд нэмэлт зардал, нарийн төвөгтэй байдлыг бий болгодог.

Дүгнэлт

Лити-ион батерей нь үйлдвэрлэлийн орчин болон бага хурдтай цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд тодорхой давуу талтай. Эдгээр нь удаан эдэлгээтэй тул хэрэглэгчдийн мөнгийг хэмнэдэг. Эдгээр батерей нь засвар үйлчилгээ шаарддаггүй бөгөөд энэ нь өртөг хэмнэх нь хамгийн чухал үйлдвэрлэлийн орчинд онцгой чухал юм.