Li-ion na baterya
nilalaman
Ang Lithium ion na baterya o lithium ion na baterya ay isang uri ng lithium na baterya
Mga umuusbong na teknolohiya para sa e-mobility
Ang mga smartphone, on-board na camera, drone, power tool, electric motorcycle, scooter ... lithium batteries ay nasa lahat ng dako sa ating pang-araw-araw na buhay ngayon at nagbago ng maraming gamit. Ngunit ano nga ba ang dala nila at maaari pa ba silang mag-evolve?
Kuwento
Ito ay noong 1970s na ang lithium-ion na baterya ay ipinakilala ni Stanley Whittingham. Ang gawain ng huli ay ipagpapatuloy nina John B. Goodenough at Akiro Yoshino noong 1986. Noon lamang 1991 na inilunsad ng Sony ang unang baterya ng uri nito sa merkado at nagsimula ng isang teknolohikal na rebolusyon. Noong 2019, tatlong co-inventor ang ginawaran ng Nobel Prize sa Chemistry.
Paano ito gumagana?
Ang baterya ng lithium-ion ay talagang isang pakete ng ilang mga cell ng lithium-ion na nag-iimbak at nagbabalik ng elektrikal na enerhiya. Ang isang baterya ay batay sa tatlong pangunahing bahagi: isang positibong elektrod, na tinatawag na isang katod, isang negatibong elektrod, na tinatawag na isang anode, at isang electrolyte, isang kondaktibong solusyon.
Kapag na-discharge na ang baterya, ang anode ay naglalabas ng mga electron sa pamamagitan ng electrolyte patungo sa cathode, na nagpapalitan naman ng mga positibong ion. Nagbabago ang paggalaw habang nagcha-charge.
Samakatuwid, ang prinsipyo ng operasyon ay nananatiling pareho para sa "lead" na baterya, maliban na dito ang lead at lead oxide ng mga electrodes ay pinalitan ng isang cobalt oxide cathode, na kinabibilangan ng isang maliit na liryo at isang graphite anode. Gayundin, ang sulfuric acid o water bath ay nagbibigay daan sa isang electrolyte ng lithium salts.
Ang electrolyte na ginagamit ngayon ay nasa likidong anyo, ngunit ang pananaliksik ay gumagalaw patungo sa isang solid, mas ligtas at mas matibay na electrolyte.
Kalamangan
Bakit pinalitan ng lithium-ion na baterya ang lahat sa nakalipas na 20 taon?
Simple lang ang sagot. Nagbibigay ang bateryang ito ng mahusay na density ng enerhiya at samakatuwid ay nagbibigay ng parehong pagganap para sa pagtitipid ng timbang kumpara sa lead, nickel ...
Ang mga bateryang ito ay mayroon ding medyo mababang self-discharge (maximum na 10% bawat buwan), walang maintenance at walang memory effect.
Sa wakas, kung mas mahal ang mga ito kaysa sa mga lumang teknolohiya ng baterya, mas mura ang mga ito kaysa sa lithium polymer (Li-Po) at nananatiling mas mahusay kaysa sa lithium phosphate (LiFePO4).
Mga hangganan
Gayunpaman, ang mga baterya ng lithium-ion ay hindi perpekto at, sa partikular, ay may mas maraming pinsala sa cell kung ganap na na-discharge. Samakatuwid, upang hindi mabilis na mawala ang kanilang mga ari-arian, mas mainam na i-load ang mga ito nang hindi naghihintay na maging flat.
Una sa lahat, ang baterya ay maaaring magdulot ng malubhang panganib sa kaligtasan. Kapag ang baterya ay na-overload o bumaba sa ibaba -5 ° C, ang lithium ay nagpapatigas sa pamamagitan ng mga dendrite mula sa bawat elektrod. Kapag ang anode at cathode ay konektado sa pamamagitan ng kanilang mga dendrite, ang baterya ay maaaring magliyab at sumabog. Maraming mga kaso ang naiulat sa Nokia, Fujitsu-Siemens o Samsung, ang mga pagsabog ay naganap din sa sasakyang panghimpapawid, kaya ngayon ay ipinagbabawal na magdala ng lithium-ion na baterya sa hold, at ang pagsakay sa cabin ay kadalasang limitado sa mga tuntunin ng kapangyarihan (ipinagbabawal sa itaas 160 Wh at napapailalim sa pahintulot mula 100 hanggang 160 Wh).
Kaya, upang labanan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang mga tagagawa ay nagpatupad ng mga electronic control system (BMS) na may kakayahang sukatin ang temperatura ng baterya, i-regulate ang boltahe, at kumilos bilang mga circuit breaker kung sakaling magkaroon ng anomalya. Ang solid electrolyte o polymer gel ay mga pananaw din na ginalugad upang maiwasan ang problema.
Gayundin, upang maiwasan ang sobrang pag-init, ang pag-charge ng baterya ay pinabagal sa huling 20 porsiyento, kaya ang mga oras ng pag-charge ay kadalasang ina-advertise lamang sa 80% ...
Gayunpaman, ang isang napakapraktikal na baterya ng lithium-ion para sa pang-araw-araw na paggamit ay may malalim na epekto sa kapaligiran, una sa pamamagitan ng pagkuha ng lithium, na nangangailangan ng astronomical na dami ng sariwang tubig, at pagkatapos ay i-recycle ito sa pagtatapos ng buhay nito. Gayunpaman, ang pag-recycle o muling paggamit ay tumataas taun-taon.
Ano ang kinabukasan ng lithium ion?
Habang lumalago ang pananaliksik patungo sa mga alternatibong teknolohiya na hindi gaanong nakakarumi, mas matibay, mas mura sa paggawa, o mas ligtas, naabot na ba ng baterya ng lithium-ion ang potensyal nito?
Ang baterya ng lithium-ion, na nagtatrabaho nang komersyal sa loob ng tatlong dekada, ay wala pang huling salita, at patuloy na pinapahusay ng mga pag-unlad ang density ng enerhiya, bilis ng pag-charge, o kaligtasan. Nakita natin ito sa paglipas ng mga taon, lalo na sa larangan ng motorized two-wheeled vehicles, kung saan umiral lang ang scooter mga limampung kilometro 5 taon na ang nakararaan, may ilang motorsiklo na ngayon ay lumampas na sa 200 range terminals.
Ang mga pangako ng isang rebolusyon ay mga legion din tulad ng Nawa carbon electrode, Jenax foldable battery, 105 ° C operating temperature sa NGK ...
Sa kasamaang palad, ang pananaliksik ay madalas na nahaharap sa malupit na katotohanan ng kakayahang kumita at mga kinakailangan sa industriya. Nakabinbin ang pagbuo ng alternatibong teknolohiya, lalo na ang inaasahang lithium-air, ang lithium-ion ay mayroon pa ring magandang hinaharap, lalo na sa mundo ng mga electric two-wheelers, kung saan ang pagbabawas ng timbang at footprint ay mahalagang pamantayan.
