लिथियम आयन बॅटरी काय आहेत?

लिथियम-आयन बॅटरी ही बॅटरी केमिस्ट्रीचा एक लोकप्रिय प्रकार आहे. या बॅटरीचा एक मोठा फायदा म्हणजे त्या रिचार्ज करण्यायोग्य असतात. या वैशिष्ट्यामुळे, आजकाल बॅटरी वापरणाऱ्या बहुतेक ग्राहक उपकरणांमध्ये त्या आढळतात. त्या फोन, इलेक्ट्रिक वाहने आणि बॅटरीवर चालणाऱ्या गोल्फ कार्टमध्ये आढळू शकतात.

लिथियम-आयन बॅटरी कशा काम करतात?

लिथियम-आयन बॅटरी एक किंवा अनेक लिथियम-आयन पेशींपासून बनलेल्या असतात. जास्त चार्जिंग टाळण्यासाठी त्यामध्ये एक संरक्षक सर्किट बोर्ड देखील असतो. संरक्षक सर्किट बोर्ड असलेल्या आवरणात एकदा स्थापित केलेल्या पेशींना बॅटरी म्हणतात.

लिथियम-आयन बॅटरीज लिथियम बॅटरीसारख्याच असतात का?

नाही. लिथियम बॅटरी आणि लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये खूप फरक आहे. मुख्य फरक म्हणजे नंतरचे रिचार्जेबल असतात. आणखी एक महत्त्वाचा फरक म्हणजे शेल्फ लाइफ. लिथियम बॅटरी न वापरता १२ वर्षांपर्यंत टिकू शकते, तर लिथियम-आयन बॅटरीचे शेल्फ लाइफ ३ वर्षांपर्यंत असते.

लिथियम आयन बॅटरीचे प्रमुख घटक कोणते आहेत?

लिथियम-आयन पेशींमध्ये चार मुख्य घटक असतात. हे आहेत:

एनोड

एनोडमुळे बॅटरीमधून बाह्य सर्किटमध्ये वीज जाते. बॅटरी चार्ज करताना ते लिथियम आयन देखील साठवते.

कॅथोड

कॅथोड हा पेशीची क्षमता आणि व्होल्टेज ठरवतो. बॅटरी डिस्चार्ज करताना ते लिथियम आयन तयार करते.

इलेक्ट्रोलाइट

इलेक्ट्रोलाइट हा एक पदार्थ आहे जो लिथियम आयनांना कॅथोड आणि एनोड दरम्यान हलविण्यासाठी एक वाहिनी म्हणून काम करतो. हे क्षार, मिश्रित पदार्थ आणि विविध सॉल्व्हेंट्सपासून बनलेले असते.

विभाजक

लिथियम-आयन सेलमधील शेवटचा भाग म्हणजे विभाजक. तो कॅथोड आणि एनोड वेगळे ठेवण्यासाठी भौतिक अडथळा म्हणून काम करतो.

लिथियम-आयन बॅटरी कॅथोडमधून एनोडमध्ये लिथियम आयन हलवून आणि इलेक्ट्रोलाइटद्वारे उलट करून काम करतात. आयन हलत असताना, ते एनोडमधील मुक्त इलेक्ट्रॉन सक्रिय करतात, ज्यामुळे सकारात्मक प्रवाह संग्राहकावर शुल्क तयार होते. हे इलेक्ट्रॉन डिव्हाइसमधून, फोन किंवा गोल्फ कार्टमधून, नकारात्मक संग्राहकाकडे जातात आणि परत कॅथोडमध्ये जातात. बॅटरीमधील इलेक्ट्रॉनचा मुक्त प्रवाह विभाजकाद्वारे रोखला जातो, ज्यामुळे ते संपर्कांकडे ढकलले जातात.

जेव्हा तुम्ही लिथियम-आयन बॅटरी चार्ज करता तेव्हा कॅथोड लिथियम आयन सोडेल आणि ते एनोडकडे जातील. डिस्चार्ज करताना, लिथियम आयन एनोडमधून कॅथोडकडे जातील, ज्यामुळे विद्युत प्रवाह निर्माण होतो.

लिथियम-आयन बॅटरीचा शोध कधी लागला?

लिथियम-आयन बॅटरीची कल्पना पहिल्यांदा ७० च्या दशकात इंग्रजी रसायनशास्त्रज्ञ स्टॅनली व्हिटिंगहॅम यांनी केली होती. त्यांच्या प्रयोगांदरम्यान, शास्त्रज्ञांनी स्वतःला रिचार्ज करू शकणाऱ्या बॅटरीसाठी विविध रसायनशास्त्रांचा शोध घेतला. त्यांच्या पहिल्या चाचणीत इलेक्ट्रोड म्हणून टायटॅनियम डायसल्फाइड आणि लिथियमचा समावेश होता. तथापि, बॅटरी शॉर्ट सर्किट होतील आणि स्फोट होतील.

८० च्या दशकात, जॉन बी. गुडइनफ या आणखी एका शास्त्रज्ञाने हे आव्हान स्वीकारले. त्यानंतर लवकरच, जपानी रसायनशास्त्रज्ञ अकिरा योशिनो यांनी तंत्रज्ञानावर संशोधन सुरू केले. योशिनो आणि गुडइनफ यांनी सिद्ध केले की लिथियम धातू स्फोटांचे मुख्य कारण आहे.

९० च्या दशकात, लिथियम-आयन तंत्रज्ञानाने कर्षण मिळवण्यास सुरुवात केली आणि दशकाच्या अखेरीस ते लवकरच एक लोकप्रिय उर्जा स्त्रोत बनले. सोनीने पहिल्यांदाच या तंत्रज्ञानाचे व्यावसायिकीकरण केले. लिथियम बॅटरीच्या त्या खराब सुरक्षिततेच्या रेकॉर्डमुळे लिथियम-आयन बॅटरीचा विकास झाला.

लिथियम बॅटरी जास्त ऊर्जा घनता धारण करू शकतात, परंतु चार्जिंग आणि डिस्चार्ज दरम्यान त्या असुरक्षित असतात. दुसरीकडे, जेव्हा वापरकर्ते मूलभूत सुरक्षा मार्गदर्शक तत्त्वांचे पालन करतात तेव्हा लिथियम-आयन बॅटरी चार्ज करणे आणि डिस्चार्ज करणे खूप सुरक्षित असते.

सर्वोत्तम लिथियम आयन रसायनशास्त्र काय आहे?

लिथियम-आयन बॅटरी रसायनशास्त्राचे अनेक प्रकार आहेत. व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेले आहेत:

लिथियम टायटेनेट
लिथियम निकेल कोबाल्ट अॅल्युमिनियम ऑक्साइड
लिथियम निकेल मॅंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड
लिथियम मॅंगनीज ऑक्साईड (LMO)
लिथियम कोबाल्ट ऑक्साईड
लिथियम आयर्न फॉस्फेट (LiFePO4)

लिथियम-आयन बॅटरीसाठी अनेक प्रकारची रसायने आहेत. प्रत्येकाचे फायदे आणि तोटे आहेत. तथापि, काही फक्त विशिष्ट वापरासाठी योग्य आहेत. म्हणून, तुम्ही निवडलेला प्रकार तुमच्या वीज गरजा, बजेट, सुरक्षितता सहनशीलता आणि विशिष्ट वापराच्या बाबतीत अवलंबून असेल.

तथापि, LiFePO4 बॅटरीज हा सर्वात व्यावसायिकरित्या उपलब्ध पर्याय आहे. या बॅटरीजमध्ये ग्रेफाइट कार्बन इलेक्ट्रोड असतो, जो एनोड म्हणून काम करतो आणि फॉस्फेट कॅथोड म्हणून काम करतो. त्यांचे सायकल लाइफ 10,000 सायकल्स पर्यंत असते.

याव्यतिरिक्त, ते उत्तम थर्मल स्थिरता देतात आणि मागणीतील लहान वाढ सुरक्षितपणे हाताळू शकतात. LiFePO4 बॅटरीजना 510 अंश फॅरेनहाइट पर्यंतच्या थर्मल रनअवे थ्रेशोल्डसाठी रेट केले जाते, जे कोणत्याही व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेल्या लिथियम-आयन बॅटरी प्रकारापेक्षा सर्वोच्च आहे.

LiFePO4 बॅटरीचे फायदे

लीड अॅसिड आणि इतर लिथियम-आधारित बॅटरीच्या तुलनेत, लिथियम आयर्न फॉस्फेट बॅटरीचा मोठा फायदा आहे. त्या कार्यक्षमतेने चार्ज होतात आणि डिस्चार्ज होतात, जास्त काळ टिकतात आणि खोलवर जाऊ शकतातक्लेक्षमता न गमावता. या फायद्यांचा अर्थ असा आहे की इतर प्रकारच्या बॅटरीच्या तुलनेत बॅटरी त्यांच्या आयुष्यभर मोठ्या प्रमाणात बचत करतात. कमी-वेगवान पॉवर वाहने आणि औद्योगिक उपकरणांमध्ये या बॅटरीचे विशिष्ट फायदे खाली दिले आहेत.

कमी वेगाने येणाऱ्या वाहनांमध्ये LiFePO4 बॅटरी

कमी-वेगवान इलेक्ट्रिक वाहने (LEVs) ही चार-चाकी वाहने आहेत ज्यांचे वजन 3000 पौंडांपेक्षा कमी असते. ते इलेक्ट्रिक बॅटरीद्वारे चालतात, ज्यामुळे ते गोल्फ कार्ट आणि इतर मनोरंजनात्मक वापरांसाठी एक लोकप्रिय पर्याय बनतात.

तुमच्या LEV साठी बॅटरी पर्याय निवडताना, सर्वात महत्वाच्या बाबींपैकी एक म्हणजे दीर्घायुष्य. उदाहरणार्थ, बॅटरीवर चालणाऱ्या गोल्फ कार्टमध्ये रिचार्ज न करता १८-होलच्या गोल्फ कोर्सभोवती फिरण्यासाठी पुरेशी शक्ती असावी.

आणखी एक महत्त्वाचा विचार म्हणजे देखभालीचे वेळापत्रक. तुमच्या आरामदायी कामाचा जास्तीत जास्त आनंद घेण्यासाठी चांगल्या बॅटरीला कोणत्याही देखभालीची आवश्यकता नसते.

ही बॅटरी वेगवेगळ्या हवामान परिस्थितीतही काम करू शकेल. उदाहरणार्थ, उन्हाळ्यात आणि शरद ऋतूमध्ये तापमान कमी झाल्यावर गोल्फ खेळण्याची परवानगी तुम्हाला मिळेल.

चांगल्या बॅटरीमध्ये एक नियंत्रण प्रणाली देखील असली पाहिजे जी खात्री करते की ती जास्त गरम होणार नाही किंवा जास्त थंड होणार नाही, ज्यामुळे तिची क्षमता कमी होईल.

या सर्व मूलभूत पण महत्त्वाच्या अटी पूर्ण करणाऱ्या सर्वोत्तम ब्रँडपैकी एक म्हणजे ROYPOW. त्यांच्या LiFePO4 लिथियम बॅटरीजची श्रेणी 4°F ते 131°F तापमानासाठी रेट केली जाते. बॅटरीज इन-बिल्ट बॅटरी मॅनेजमेंट सिस्टमसह येतात आणि त्या स्थापित करणे अत्यंत सोपे आहे.

लिथियम आयन बॅटरीसाठी औद्योगिक अनुप्रयोग

औद्योगिक वापरात लिथियम-आयन बॅटरीज हा एक लोकप्रिय पर्याय आहे. सर्वात सामान्य रसायनशास्त्र वापरले जाते ते म्हणजे LiFePO4 बॅटरीज. या बॅटरीज वापरण्यासाठी काही सर्वात सामान्य उपकरणे अशी आहेत:

अरुंद वाटेवरील फोर्कलिफ्ट्स
प्रतिसंतुलित फोर्कलिफ्ट्स
३ चाकी फोर्कलिफ्ट
वॉकी स्टॅकर्स
एंड आणि सेंटर रायडर्स

औद्योगिक वातावरणात लिथियम आयन बॅटरीजची लोकप्रियता वाढण्याची अनेक कारणे आहेत. त्यातील मुख्य कारणे अशी आहेत:

उच्च क्षमता आणि दीर्घायुष्य

लिथियम-आयन बॅटरीजमध्ये लीड-अ‍ॅसिड बॅटरीजच्या तुलनेत जास्त ऊर्जा घनता आणि टिकाऊपणा असतो. त्या वजनाच्या एक तृतीयांश वजन करू शकतात आणि समान उत्पादन देऊ शकतात.

त्यांचे जीवनचक्र हा आणखी एक मोठा फायदा आहे. औद्योगिक ऑपरेशनसाठी, अल्पकालीन आवर्ती खर्च कमीत कमी ठेवणे हे उद्दिष्ट आहे. लिथियम-आयन बॅटरीसह, फोर्कलिफ्ट बॅटरी तिप्पट जास्त काळ टिकू शकतात, ज्यामुळे दीर्घकाळात मोठ्या प्रमाणात खर्चात बचत होते.

ते त्यांच्या क्षमतेवर कोणताही परिणाम न होता ८०% पर्यंत जास्त डिस्चार्ज खोलीवर देखील काम करू शकतात. वेळेची बचत हा त्याचा आणखी एक फायदा आहे. बॅटरी बदलण्यासाठी ऑपरेशन्समध्येच थांबण्याची आवश्यकता नाही, ज्यामुळे पुरेशा कालावधीत हजारो मनुष्य-तासांची बचत होऊ शकते.

हाय-स्पीड चार्जिंग

औद्योगिक लीड-अ‍ॅसिड बॅटरीजमध्ये, सामान्य चार्जिंग वेळ सुमारे आठ तास असतो. म्हणजेच संपूर्ण ८ तासांच्या शिफ्टमध्ये बॅटरी वापरण्यासाठी उपलब्ध नसते. परिणामी, व्यवस्थापकाने या डाउनटाइमचा हिशेब ठेवला पाहिजे आणि अतिरिक्त बॅटरी खरेदी केल्या पाहिजेत.

LiFePO4 बॅटरीजसह, ते आव्हान नाही. एक चांगले उदाहरण म्हणजेROYPOW औद्योगिक LifePO4 लिथियम बॅटरी, जे लीड अॅसिड बॅटरीपेक्षा चार पट वेगाने चार्ज होतात. आणखी एक फायदा म्हणजे डिस्चार्ज दरम्यान कार्यक्षम राहण्याची क्षमता. लीड अॅसिड बॅटरी डिस्चार्ज होत असताना अनेकदा त्यांच्या कार्यक्षमतेत मंदी येते.

ROYPOW औद्योगिक बॅटरीच्या श्रेणीमध्ये कार्यक्षम बॅटरी व्यवस्थापन प्रणालीमुळे मेमरीची कोणतीही समस्या नाही. लीड अॅसिड बॅटरी अनेकदा या समस्येने ग्रस्त असतात, ज्यामुळे पूर्ण क्षमतेपर्यंत पोहोचण्यात अपयश येऊ शकते.

कालांतराने, ते सल्फेशनला कारणीभूत ठरते, ज्यामुळे त्यांचे आधीच कमी असलेले आयुष्य निम्मे होऊ शकते. जेव्हा लीड अॅसिड बॅटरी पूर्ण चार्ज न करता साठवल्या जातात तेव्हा ही समस्या अनेकदा उद्भवते. लिथियम बॅटरी कमी अंतराने चार्ज केल्या जाऊ शकतात आणि शून्यापेक्षा जास्त क्षमतेवर कोणत्याही समस्येशिवाय साठवल्या जाऊ शकतात.

सुरक्षितता आणि हाताळणी

औद्योगिक वातावरणात LiFePO4 बॅटरीचा मोठा फायदा आहे. पहिले म्हणजे, त्यांच्यात उत्तम थर्मल स्थिरता असते. या बॅटरी १३१°F पर्यंत तापमानात कोणतेही नुकसान न होता काम करू शकतात. लीड अॅसिड बॅटरी समान तापमानात त्यांचे जीवनचक्र ८०% पर्यंत गमावतात.

दुसरी समस्या म्हणजे बॅटरीचे वजन. समान बॅटरी क्षमतेसाठी, लीड अॅसिड बॅटरीचे वजन लक्षणीयरीत्या जास्त असते. त्यामुळे, त्यांना अनेकदा विशिष्ट उपकरणे आणि जास्त वेळ बसवण्याची आवश्यकता असते, ज्यामुळे कामावर कमी मनुष्य-तास खर्च होऊ शकतात.

कामगारांच्या सुरक्षिततेचा आणखी एक मुद्दा आहे. सर्वसाधारणपणे, LiFePO4 बॅटरी लीड-अ‍ॅसिड बॅटरीपेक्षा सुरक्षित असतात. OSHA मार्गदर्शक तत्त्वांनुसार, लीड अॅसिड बॅटरी धोकादायक धुराचे उच्चाटन करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या उपकरणांसह एका विशेष खोलीत साठवल्या पाहिजेत. यामुळे औद्योगिक ऑपरेशनमध्ये अतिरिक्त खर्च आणि गुंतागुंत निर्माण होते.

निष्कर्ष

औद्योगिक वातावरणात आणि कमी-वेगाच्या इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये लिथियम-आयन बॅटरीचा स्पष्ट फायदा आहे. त्या जास्त काळ टिकतात, परिणामी वापरकर्त्यांचे पैसे वाचतात. या बॅटरीची देखभाल देखील शून्य असते, जी विशेषतः अशा औद्योगिक वातावरणात महत्त्वाची असते जिथे खर्चात बचत करणे अत्यंत महत्त्वाचे असते.