Li-ion battery
inhoud
Litiumioonbattery of litiumioonbattery is 'n tipe litiumbattery
Opkomende tegnologieë vir e-mobiliteit
Slimfone, boordkameras, hommeltuie, kraggereedskap, elektriese motorfietse, bromponies ... litiumbatterye is vandag alomteenwoordig in ons daaglikse lewens en het 'n rewolusie in baie gebruike gemaak. Maar wat bring hulle eintlik en kan hulle nog ontwikkel?
Story
Dit was in die 1970's dat die litiumioonbattery deur Stanley Whittingham bekend gestel is. Die werk van laasgenoemde sal in 1986 deur John B. Goodenough en Akiro Yoshino voortgesit word. Dit was eers in 1991 dat Sony die eerste battery van sy soort op die mark bekend gestel het en 'n tegnologiese revolusie begin het. In 2019 is drie mede-uitvinders met die Nobelprys in Chemie bekroon.
Hoe werk dit?
’n Litiumioonbattery is eintlik ’n pak van verskeie litiumioonselle wat elektriese energie stoor en terugstuur. 'n Battery is gebaseer op drie hoofkomponente: 'n positiewe elektrode wat 'n katode genoem word, 'n negatiewe elektrode wat 'n anode genoem word, en 'n elektroliet, 'n geleidende oplossing.
Wanneer die battery ontlaai is, stuur die anode elektrone deur die elektroliet na die katode, wat op sy beurt positiewe ione uitruil. Beweging verander tydens laai.
Daarom bly die werkingsbeginsel dieselfde as vir die "lood" battery, behalwe dat hier die lood en loodoksied van die elektrodes vervang word deur 'n kobaltoksied katode, wat 'n bietjie lelie en 'n grafiet anode insluit. Net so maak swaelsuur of waterbad plek vir 'n elektroliet van litiumsoute.
Die elektroliet wat vandag gebruik word, is in vloeibare vorm, maar navorsing beweeg na 'n soliede, veiliger en meer duursame elektroliet.
Voordele
Hoekom het die litiumioonbattery al die ander in die afgelope 20 jaar vervang?
Die antwoord is eenvoudig. Hierdie battery bied uitstekende energiedigtheid en bied dus dieselfde werkverrigting vir gewigsbesparing in vergelyking met lood, nikkel ...
Hierdie batterye het ook relatief lae selfontlading (maksimum 10% per maand), onderhoudsvry en het geen geheue-effek nie.
Ten slotte, as hulle duurder is as ouer batterytegnologieë, is hulle goedkoper as litiumpolimeer (Li-Po) en bly dit meer doeltreffend as litiumfosfaat (LiFePO4).
Beperkings
Litiumioonbatterye is egter nie ideaal nie en het veral meer selskade as dit heeltemal ontlaai word. Daarom, sodat hulle nie hul eiendomme te vinnig verloor nie, is dit beter om dit te laai sonder om te wag dat hulle plat word.
Eerstens kan die battery ernstige veiligheidsrisiko's inhou. Wanneer die battery oorlaai is of onder -5 ° C daal, stol die litium deur dendriete vanaf elke elektrode. Wanneer die anode en katode deur hul dendriete verbind word, kan die battery vlam vat en ontplof. Baie gevalle is by Nokia, Fujitsu-Siemens of Samsung aangemeld, ontploffings het ook op vliegtuie voorgekom, so vandag is dit verbode om 'n litium-ioonbattery in die ruim te dra, en instap in die kajuit is dikwels beperk in terme van krag (verbode hierbo) 160 Wh en onderhewig aan toestemming van 100 tot 160 Wh).
Dus, om hierdie verskynsel te bekamp, het vervaardigers elektroniese beheerstelsels (BMS) geïmplementeer wat in staat is om batterytemperatuur te meet, spanning te reguleer en as stroombrekers op te tree in die geval van 'n afwyking. Vaste elektroliet of polimeergel is ook perspektiewe wat ondersoek word om die probleem te omseil.
Om oorverhitting te voorkom, word batterylaai ook gedurende die laaste 20 persent vertraag, dus word laaitye dikwels slegs teen 80% geadverteer ...
’n Hoogs praktiese litiumioonbattery vir daaglikse gebruik het egter ’n groot impak op die omgewing, eers deur litium te onttrek, wat ’n astronomiese hoeveelheid vars water benodig, en dit dan aan die einde van sy leeftyd te herwin. Herwinning of hergebruik neem egter jaar na jaar toe.
Wat is die toekoms van die litiumioon?
Namate navorsing toenemend beweeg na alternatiewe tegnologieë wat minder besoedel, duursaam, goedkoper om te vervaardig of veiliger is, het die litiumioonbattery sy potensiaal bereik?
Die litiumioonbattery, wat al drie dekades kommersieel werk, het nie sy laaste woord gehad nie, en ontwikkelings gaan voort om energiedigtheid, laaispoed of veiligheid te verbeter. Ons het dit oor die jare gesien, veral op die gebied van gemotoriseerde tweewielvoertuie, waar die bromponie net sowat vyftig kilometer 5 jaar gelede bestaan het, sommige motorfietse oorskry nou 200 reeksterminale.
Revolusiebeloftes is ook legioene soos die Nawa-koolstofelektrode, Jenax-opvoubare battery, 105 ° C bedryfstemperatuur in NGK ...
Ongelukkig word navorsing dikwels gekonfronteer met die harde werklikheid van winsgewendheid en industriële imperatiewe. Terwyl daar gewag word vir die ontwikkeling van alternatiewe tegnologie, veral die litium-lug wat almal verwag, het litium-ioon steeds 'n blink toekoms wat voorlê, veral in die wêreld van elektriese tweewielers, waar gewig en voetspoorvermindering belangrike kriteria is.
