Hva er litiumionbatterier

Litiumionbatterier er en populær type batterikjemi. En stor fordel med disse batteriene er at de er oppladbare. På grunn av denne funksjonen finnes de i de fleste forbrukerenheter i dag som bruker batteri. De finnes i telefoner, elbiler og batteridrevne golfbiler.

Hvordan fungerer litiumionbatterier?

Litiumionbatterier er bygd opp av ett eller flere litiumionceller. De inneholder også et beskyttende kretskort for å forhindre overlading. Cellene kalles batterier når de er installert i et hus med et beskyttende kretskort.

Er litiumionbatterier det samme som litiumbatterier?

Nei. Et litiumbatteri og et litiumionbatteri er svært forskjellige. Hovedforskjellen er at sistnevnte er oppladbare. En annen stor forskjell er holdbarheten. Et litiumbatteri kan vare i opptil 12 år ubrukt, mens litiumionbatterier har en holdbarhet på opptil 3 år.

Hva er nøkkelkomponentene i litiumionbatterier

Litiumionceller har fire hovedkomponenter. Disse er:

Anode

Anoden lar elektrisitet bevege seg fra batteriet til en ekstern krets. Den lagrer også litiumioner når batteriet lades.

Katode

Katoden er det som bestemmer cellens kapasitet og spenning. Den produserer litiumioner når batteriet utlades.

Elektrolytt

Elektrolytten er et materiale som fungerer som en kanal for litiumioner som kan bevege seg mellom katoden og anoden. Den består av salter, tilsetningsstoffer og forskjellige løsemidler.

Separatoren

Den siste delen i en litiumioncelle er separatoren. Den fungerer som en fysisk barriere for å holde katoden og anoden fra hverandre.

Litiumionbatterier fungerer ved å flytte litiumioner fra katoden til anoden og omvendt via elektrolytten. Når ionene beveger seg, aktiverer de frie elektroner i anoden, og skaper en ladning ved den positive strømkollektoren. Disse elektronene strømmer gjennom enheten, en telefon eller golfbil, til den negative kollektoren og tilbake inn i katoden. Den frie strømmen av elektroner inne i batteriet forhindres av separatoren, som tvinger dem mot kontaktene.

Når du lader et litiumionbatteri, vil katoden frigjøre litiumioner, og de beveger seg mot anoden. Ved utlading beveger litiumioner seg fra anoden til katoden, noe som genererer en strøm.

Når ble litiumionbatterier oppfunnet?

Litiumionbatterier ble først unnfanget på 70-tallet av den engelske kjemikeren Stanley Whittingham. Under eksperimentene hans undersøkte forskerne ulike kjemiske metoder for et batteri som kunne lade seg selv. Hans første forsøk involverte titandisulfid og litium som elektroder. Batteriene ville imidlertid kortslutte og eksplodere.

På 80-tallet tok en annen vitenskapsmann, John B. Goodenough, utfordringen. Kort tid etter begynte Akira Yoshino, en japansk kjemiker, å forske på teknologien. Yoshino og Goodenough beviste at litiummetall var hovedårsaken til eksplosjoner.

På 90-tallet begynte litiumionteknologi å få fotfeste, og ble raskt en populær strømkilde innen slutten av tiåret. Det var første gang teknologien ble kommersialisert av Sony. Den dårlige sikkerhetshistorikken til litiumionbatterier førte til utviklingen av litiumionbatterier.

Selv om litiumbatterier kan holde en høyere energitetthet, er de utrygge under lading og utlading. På den annen side er litiumionbatterier ganske trygge å lade og utlade når brukerne følger grunnleggende sikkerhetsretningslinjer.

Hva er den beste litiumionkjemien?

Det finnes en rekke typer litiumionbatterier. De kommersielt tilgjengelige er:

Litiumtitanat
Litiumnikkelkoboltaluminiumoksid
Litiumnikkel, mangan, koboltoksid
Litiummanganoksid (LMO)
Litiumkoboltoksid
Litiumjernfosfat (LiFePO4)

Det finnes en rekke kjemiske sammensetninger for litiumionbatterier. Hver av dem har sine fordeler og ulemper. Noen er imidlertid bare egnet for spesifikke brukstilfeller. Derfor vil typen du velger avhenge av dine strømbehov, budsjett, sikkerhetstoleranse og spesifikke brukstilfeller.

LiFePO4-batterier er imidlertid det mest kommersielt tilgjengelige alternativet. Disse batteriene inneholder en grafitt-karbonelektrode, som fungerer som anode, og fosfat som katode. De har en lang sykluslevetid på opptil 10 000 sykluser.

I tillegg tilbyr de god termisk stabilitet og kan trygt håndtere korte spenningsvariasjoner. LiFePO4-batterier er klassifisert for en termisk runaway-terskel på opptil 510 grader Fahrenheit, den høyeste av alle kommersielt tilgjengelige litiumionbatterityper.

Fordeler med LiFePO4-batterier

Sammenlignet med blysyre og andre litiumbaserte batterier har litiumjernfosfatbatterier en stor fordel. De lader og utlades effektivt, varer lenger og kan dypladescleuten å miste kapasitet. Disse fordelene betyr at batteriene gir store kostnadsbesparelser over levetiden sammenlignet med andre batterityper. Nedenfor ser du på de spesifikke fordelene med disse batteriene i lavhastighetskjøretøy og industrielt utstyr.

LiFePO4-batteri i lavhastighetskjøretøy

Lavhastighets elektriske kjøretøy (LEV-er) er firehjulede kjøretøy som veier mindre enn 1360 kg. De drives av elektriske batterier, noe som gjør dem til et populært valg for golfbiler og annen fritidsbruk.

Når du velger batteri til din lavtrykksbil, er en av de viktigste faktorene levetiden. For eksempel bør batteridrevne golfbiler ha nok kraft til å kjøre rundt en 18-hulls golfbane uten å måtte lade.

En annen viktig faktor er vedlikeholdsplanen. Et godt batteri bør ikke kreve vedlikehold for å sikre maksimal glede av din avslappende aktivitet.

Batteriet bør også kunne fungere under varierende værforhold. For eksempel bør det tillate deg å spille golf både i sommervarmen og om høsten når temperaturene synker.

Et godt batteri bør også ha et kontrollsystem som sikrer at det ikke overopphetes eller kjøles ned for mye, noe som forringer kapasiteten.

Et av de beste merkene som oppfyller alle disse grunnleggende, men viktige betingelsene, er ROYPOW. Deres serie med LiFePO4-litiumbatterier er klassifisert for temperaturer fra 4 °F til 131 °F. Batteriene leveres med et innebygd batteristyringssystem og er ekstremt enkle å installere.

Industrielle applikasjoner for litiumionbatterier

Litiumionbatterier er et populært alternativ i industrielle applikasjoner. Den vanligste kjemiske typen som brukes er LiFePO4-batterier. Noe av det vanligste utstyret som bruker disse batteriene er:

Gaffeltrucker for smale ganger
Motvektede gaffeltrucker
3-hjuls gaffeltrucker
Walkie-stablere
Ende- og midtre ryttere

Det er mange grunner til at litiumionbatterier blir stadig mer populære i industrielle miljøer. De viktigste er:

Høy kapasitet og lang levetid

Litiumionbatterier har større energitetthet og levetid sammenlignet med blybatterier. De kan veie en tredjedel av vekten og levere samme effekt.

Livssyklusen deres er en annen stor fordel. For en industriell virksomhet er målet å holde kortsiktige, tilbakevendende kostnader på et minimum. Med litiumionbatterier kan gaffeltruckbatterier vare tre ganger så lenge, noe som fører til store kostnadsbesparelser på lang sikt.

De kan også operere med en større utladningsdybde på opptil 80 % uten at det påvirker kapasiteten. Det har en annen fordel i tidsbesparelser. Driften trenger ikke å stoppe midtveis for å bytte batterier, noe som kan føre til at tusenvis av arbeidstimer spares over en tilstrekkelig lang periode.

Høyhastighetslading

Med industrielle blybatterier er normal ladetid rundt åtte timer. Det tilsvarer et helt åttetimers skift der batteriet ikke er tilgjengelig for bruk. Følgelig må en leder ta hensyn til denne nedetiden og kjøpe ekstra batterier.

Med LiFePO4-batterier er ikke det en utfordring. Et godt eksempel erROYPOW industrielle LifePO4 litiumbatterier, som lader fire ganger raskere enn blybatterier. En annen fordel er evnen til å forbli effektive under utlading. Blybatterier opplever ofte en forsinkelse i ytelsen når de utlades.

ROYPOW-serien med industribatterier har heller ingen minneproblemer, takket være et effektivt batteristyringssystem. Blybatterier lider ofte av dette problemet, noe som kan føre til at de ikke når full kapasitet.

Med tiden forårsaker det sulfatering, som kan halvere den allerede korte levetiden. Problemet oppstår ofte når blybatterier lagres uten full lading. Litiumbatterier kan lades med korte intervaller og lagres med en hvilken som helst kapasitet over null uten problemer.

Sikkerhet og håndtering

LiFePO4-batterier har en stor fordel i industrielle omgivelser. For det første har de god termisk stabilitet. Disse batteriene kan operere i temperaturer på opptil 60 °C uten å bli skadet. Blybatterier ville miste opptil 80 % av levetiden sin ved en lignende temperatur.

Et annet problem er vekten på batteriene. For en lignende batterikapasitet veier blybatterier betydelig mer. Som sådan trenger de ofte spesifikt utstyr og lengre installasjonstid, noe som kan føre til færre arbeidstimer brukt på jobben.

Et annet problem er arbeidernes sikkerhet. Generelt er LiFePO4-batterier tryggere enn blybatterier. I henhold til OSHA-retningslinjene må blybatterier lagres i et spesielt rom med utstyr som er utformet for å eliminere farlige gasser. Det introduserer en ekstra kostnad og kompleksitet i en industriell drift.

Konklusjon

Litiumionbatterier har en klar fordel i industrielle omgivelser og for elektriske kjøretøy med lav hastighet. De varer lenger, noe som sparer brukerne penger. Disse batteriene krever også null vedlikehold, noe som er spesielt viktig i industrielle omgivelser der kostnadsbesparelser er avgjørende.