Co to jest akumulator litowo-jonowy?

Bateria litowo-jonowa to ulepszona bateria, która wykorzystuje jony litu jako główny składnik elektrochemii.W procesie wyładowania atomy litu w anodzie są jonizowane i oddzielane od elektronów.Jony litu przemieszczają się z anody do katody przez elektrolit i rekombinują z elektronami, prowadząc do elektrycznego zobojętnienia.

Jony litu są wystarczająco małe, aby przejść przez mikroprzepuszczalność, która znajduje się między anodą a katodą.Dzięki niewielkim rozmiarom litowo-jonowym akumulatory litowo-jonowe mogą utrzymywać bardzo wysokie napięcie i pojemność na jednostkę masy i jednostkę objętości.

Baterie litowo-jonowe składają się z różnych materiałów, których można użyć jako elektrod.Do najpowszechniejszych należą tlenek kobaltu litu (katoda) i grafit (anoda), powszechnie stosowane w laptopach i telefonach komórkowych.

W przypadku samochodów elektrycznych i hybrydowych najpowszechniejszymi katodami są tlenek litowo-manganowy i fosforan litowo-żelazowy.Baterie litowo-jonowe wykorzystują eter jako elektrolit.

Jak długo działa bateria litowo-jonowa?

Baterie litowo-jonowe są drogie, a ci, którzy korzystają z samochodów elektrycznych i motocykli, zazwyczaj ponoszą największe koszty gadżetów.Dlatego ma to sens, jeśli chcesz, aby bateria działała przez długi czas.

Pierwszym krokiem, aby dowiedzieć się, jak wydłużyć żywotność baterii litowo-jonowej, jest poznanie przyczyn ich śmierci.Otóż ​​podczas cyklu ładowania i rozładowania zachodzą drobne reakcje pasożytnicze między elektrolitem a elektrodami za pomocą ogniwa litowo-jonowego, co po pewnym czasie zmniejsza ilość energii, jaką ogniwo może zmagazynować, a także jego moc wyjściową.

Co powoduje, że te pasożytnicze reakcje zabijają akumulatory litowo-jonowe?

Istnieją dwa główne czynniki, które prowadzą do szybkiej śmierci baterii litowo-jonowej.Dwa obejmują;

• Wysokie temperatury
• Wysoki poziom naładowania (wydłużony czas przy wysokich napięciach)

Wysokie temperatury wzmagają reakcje pasożytnicze zachodzące w elektrolicie akumulatora litowo-jonowego.

Z drugiej strony wysokie ładunki prowadzą do wysokiej wydajności baterii przez kilka pierwszych cykli, a następnie załamania wydajności ogniwa i spadku wydajności.

Na szczęście prostymi krokami żywotność baterii można wydłużyć.

Jak wydłużyć żywotność akumulatorów litowo-jonowych

Pierwszą rzeczą, którą musisz zrobić, to sprawdzić, czy bateria się nie nagrzewa.Wiele pojazdów elektrycznych uwzględniło ten czynnik i zainstalowało układ chłodzenia.Jednak niektóre samochody elektryczne nadal zależą od pasywnego układu chłodzenia.

Na szczęście masz kontrolę nad większym problemem, jakim jest ciepło powstające podczas procesu ładowania.Nawet w przypadku zaawansowanych samochodów z aktywnym układem chłodzenia podczas ładowania akumulator może się dość mocno nagrzać, zwłaszcza podczas doładowania.

Doładowanie jest dużym plusem, gdy spieszysz się, aby wyruszyć w drogę, ale może nie służyć dobrze żywotności baterii na dłuższą metę, zwłaszcza gdy jest wykonywane wielokrotnie.

Aby wydłużyć żywotność baterii, znajdź czas i ładuj ją przy niższej temperaturze.Długie i powolne ładowanie przez noc jest o wiele lepsze niż szybkie ładowanie podczas przerwy na herbatę lub w porze lunchu.

Następnie spróbuj naładować baterię, gdy jest na niższym poziomie.O ile chcesz, aby było na stałym poziomie 100%;może nie wróżyć nic dobrego.Ładuj przy niższym ogniu, zwłaszcza podczas długich przerw.

Większość osób nie wykorzystuje na co dzień całej pojemności akumulatora, a mimo to codziennie ładuje go do 100%.

Nie wiesz, że ładowanie baterii do 80% może podwoić żywotność baterii litowo-jonowej.

Warto zauważyć, że uszkodzenie spowodowane wysokim ładunkiem ma miejsce, gdy akumulator pozostaje na wysokim poziomie naładowania przez długi czas;wiele osób jest zaskoczonych słysząc to i przysięga, że ​​zawsze mają baterię naładowaną na 100% przez cały czas!

Jednak 100% w małych dawkach nie powoduje żadnych szkód.Jeśli planujesz długą podróż i będziesz podróżować wkrótce po podróży, to ma to zastosowanie.Z drugiej strony, jeśli planujesz chwilę przerwy, to ładowanie baterii do 60-80% jest znacznie zdrowsze.

Czy dotyczy to wszystkich baterii litowych?

Chociaż akumulatory LiFePO4 nie mają dużego wpływu na wysokie ładunki, takie jak litowo-jonowe, zasada ta dotyczy wszystkich akumulatorów elektrycznych.Obejmuje to akumulatory samochodu elektrycznego, telefon komórkowy, a nawet coś tak małego jak elektryczna szczoteczka do zębów.

Pewien profesor Dahn żartuje na temat znaczenia chłodzenia, mówiąc, że równie dobrze możesz rozważyć przechowywanie laptopa w lodówce, jeśli poważnie myślisz o żywotności baterii litowo-jonowej.

W większości proste wymagania dotyczące utrzymania żywotności akumulatorów litowo-jonowych można łatwo zastosować.Unikaj doładowywania samochodów elektrycznych, chyba że jest to konieczne.Zaparkuj swój rower elektryczny w cieniu.Przestań zostawiać telefon i laptop na słońcu lub w nagrzanym samochodzie.Co najważniejsze, staraj się unikać ładowania baterii litowo-jonowej do 100%.

Zalety i wady baterii litowo-jonowej

Konieczne jest poznanie zarówno zalet, jak i wad akumulatorów litowo-jonowych, aby w pełni zrozumieć ich znaczenie;

Ogólne zalety baterii litowo-jonowej

1.Mniejszy i lżejszy.Akumulatory litowo-jonowe są lżejsze w porównaniu do pojemności innych akumulatorów.Jest to zatem praktyczne dla konsumentów, dla których waga jest czynnikiem.

2.Wysoka gęstość energii.W przeciwieństwie do innych akumulatorów, akumulatory litowo-jonowe mają bardzo dużą gęstość energii.To po prostu przekształca się w zdolność do utrzymywania dużej ilości energii bez odzwierciedlania jej masywności.Postępy technologiczne, takie jak samochody elektryczne, wykazały większy potencjał w zakresie wyższych pojemności.

3.Dolne samorozładowanie.Samorozładowanie akumulatorów litowo-jonowych wynosi 1,5% miesięcznie, co jest stosunkowo niskim wynikiem w porównaniu z innymi akumulatorami.Oznacza to, że ma dłuższy okres przydatności do spożycia, gdy nie jest używany.

4.Zero do niskiego efektu pamięci.Akumulator litowo-jonowy ma efekt od minimum do zera, jeśli chodzi o efekt pamięci.Jest to powszechne w przypadku akumulatorów, które tracą maksymalną pojemność energetyczną przy wielokrotnym ładowaniu po częściowym rozładowaniu.Ten problem jest powszechny w przypadku akumulatorów niklowo-wodorkowych, takich jak NiMH i NiCd.

5.Szybkie ładowanie.Akumulator litowo-jonowy ładuje się szybko w porównaniu z innymi akumulatorami;zajmuje dosłownie ułamek czasu ładowania jego odpowiednika.

6.Wysokie napięcie w obwodzie otwartym.Skład chemiczny akumulatora litowo-jonowego powoduje wyższe napięcie w obwodzie otwartym w porównaniu z akumulatorami wodnymi, takimi jak niklowo-wodorkowe, ołowiowo-kwasowe i niklowo-kadmowe.

7.Dłuższa żywotność.Akumulator litowo-jonowy zwykle może wytrzymać setki cykli ładowania i rozładowania.Niektóre akumulatory litowo-jonowe tracą 30% swojej pojemności po 1000 cykli, podczas gdy inne zaawansowane akumulatory wytrzymają ponad 5000 cykli.

Wady akumulatorów litowo-jonowych

Korzystanie z akumulatorów litowo-jonowych może wiązać się z pewnymi wyzwaniami;

1. Jest to kosztowne.Koszt produkcji baterii litowo-jonowej jest o 40% wyższy niż w przypadku innych baterii.Dzieje się tak, ponieważ wymaga komputera pokładowego do sterowania obwodami, co czyni go droższym.

2. Wrażliwość na wysoką temperaturę.Jak wspomniano wcześniej, wysokie temperatury są jedną z głównych przyczyn dużej degradacji akumulatorów litowo-jonowych.

3. Efekt starzenia.Wynika to z jego normalnej degradacji, niezależnie od tego, czy są używane, czy nie.Przechowywanie urządzeń w 40% może jednak zmniejszyć efekt starzenia.

4. Głębokie rozładowanie.Ogólna integralność akumulatora litowo-jonowego pozostaje nienaruszona nawet po efektach rozładowania.Jednak głębokie rozładowanie lub spadek napięcia akumulatora litowo-jonowego może spowodować, że nie będzie on nadawał się do użytku.

5. Kwestie bezpieczeństwa.Akumulatory litowo-jonowe mogą eksplodować w przypadku przegrzania lub zwarcia.

Podsumowanie akumulatorów litowo-jonowych

Technologia rozwija się we wszystkich wymiarach, w tym w branży transportowej.Innowacja akumulatora litowo-jonowego rzuciła światło na marzenie o samochodach elektrycznych.

Zmiana doprowadziła do lepszego środowiska o niskim poziomie zanieczyszczenia, nie zapominając o wygodzie i komforcie, jakie zapewniają samochody elektryczne.