Zajímavá fakta o lithiových bateriích. Pokud jste inženýr nebo pracujete v oblasti zásobování, pohybujete se kolem lithiových baterií. Napájejí vaše vysokozdvižné vozíky, zálohují datová centra, jsou to tzv. komerční ESS hodnotíte. Znáte specifikace - napětí, ampérhodiny, životnost cyklu. Specifikace vám neřeknou to nejdůležitější.
Skutečné poznatky získáte, když se od dat vzdálíte. Některé skutečnosti, které byste měli vědět o chemii, která řídí moderní svět.
Kamada Power 12v 100Ah Lifepo4 baterie
Kamada Power 10kWh baterie Powerwall Home
Kamada Power 48v 100Ah lithiová baterie pro golfové vozíky
Historie lithiových baterií: Nedávná revoluce
Připadají mi starobylé. Nejsou. Lithium-iontové baterie jsou novou technologií. Základní vědeckou práci provedl v 70. letech M. Stanley Whittingham. Rozhodující objevy přinesli později John Goodenough a Akira Yoshino - práce, za kterou dostali v roce 2019 Nobelovu cenu.
Skutečný požár však odstartovala komerční baterie společnosti Sony z roku 1991. Skok této technologie od laboratorního konceptu k celosvětové infrastruktuře byl šokující.
Jak fungují lithiové baterie
Princip je jednoduchý. Ionty se pohybují mezi dvěma elektrodami - zápornou anodou a kladnou katodou. Nabíjení přenáší ionty do anody. Vybíjení je posílá zpět. Tento pohyb iontů uvnitř nutí elektrony pohybovat se ven. To je proud, který používáte.
Proč lithium? Dvě věci. Je to nejlehčí kov. Má nejvyšší elektrochemický potenciál. Tato kombinace vám dává jednu věc: bezkonkurenční hustota energie. Větší výkon, menší hmotnost. Staré olověné akumulátory se jim ani nepřiblíží. Katodový materiál určuje charakter baterie. Zvolíte si LFP (lithium-železo-fosfát) pro průmyslová zařízení protože potřebujete, aby byl bezpečný a vydržel dlouhou a náročnou životnost.
Překvapivá fakta o lithiových bateriích
- Na polici neumírají. Klíčovou vlastností lithium-iontových baterií je téměř nulová míra samovybíjení. Možná 1-2% za měsíc. Srovnejte to se starou technologií NiCd, která mohla ztratit více než 20%. Proto nářadí, které jste skladovali několik měsíců, stále funguje.
- "Lithium" znamená mnoho různých věcí. Baterie v telefonu? Pravděpodobně tenká, pružná lithium-iontová (LiPo). V elektromobilu? Pravděpodobně nikl-mangan-kobaltová (NMC) pro maximální dojezd. Ale baterie vysokozdvižného vozíku, vysoce výkonný golfový vozíknebo RV napájecí baterie - to bude LFP (lithium-železo-fosfát). V těchto aplikacích záleží na životnosti, bezpečnosti a dlouhodobých nákladech.
Životnost lithiových baterií a životnost cyklů
Jejich životnost je však omezená. Baterie životnost cyklu-kolik nabíjecích/vybíjecích cyklů zvládne, než dojde k poklesu kapacity - je zcela závislá na jejím chemickém složení:
- LFP (lithium-železo-fosfát): 4 000 - 8 000+ cyklů. Jednoznačný vítěz pro průmyslový hardware a případy náročného použití, jako je např. Obytná vozidla a solární zařízení mimo síť.
- NMC (nikl mangan kobalt): 1 000 - 3 000 cyklů. Správný kompromis pro mnoho elektrických vozidel.
- LCO (oxid kobaltnatý lithný): 500 - 1 000 cyklů. Dost dobré pro spotřební zařízení, která stejně za 3 roky nebudou existovat.
A naše údaje z terénu hovoří jasně: tyto baterie #1 zabíjí teplo. Vysoké teploty trvale ničí kapacitu. Není cesty zpět.
Bezpečnostní informace, které byste měli znát
Viděli jste titulky o požárech. Skutečnost je taková: správně konstruovaná lithiová baterie je neuvěřitelně bezpečná. Má několik ochranných vrstev. Způsob selhání, kterého je třeba se obávat, je tepelný únik. Řetězová reakce. Jedna buňka se přehřeje a uvaří vedlejší buňku, která uvaří další.
Tomu brání systém BMS (Battery Management System). Je to speciální počítač, který sleduje napětí, teplotu a proud každého článku. Pokud zjistí poruchu, přeruší napájení. Okamžitě. Je to nejdůležitější bezpečnostní zařízení v každé sadě sodíkových nebo lithiových baterií.
Fakta o životním prostředí a recyklaci
Dopad těžby je skutečným problémem. Odpovědí průmyslu jsou masivní investice do recyklace. Novými hydrometalurgickými metodami lze získat více než 95% cenných kovů - lithia, kobaltu, niklu.
Je to obrovské zlepšení. Je to začátek skutečné "oběhové ekonomiky", kdy staré baterie pro elektromobily jsou jen surovinou pro výrobu nových.
Úžasné aplikace, o kterých jste nevěděli
Tato technologie zdaleka přesahuje možnosti telefonu.
- Výzkum vesmíru: Vozítka NASA na Marsu a ISS jsou poháněna silně upravenými lithium-iontovými akumulátory. Musí přežít vakuum a brutální výkyvy teplot.
- Mořské aplikace: Na vodě nepřipadá v úvahu selhání. Používá se ke všemu, od tichého napájení ponorek až po námořní záložní zdroj na obchodních lodích.
- Zdravotnické prostředky: Kardiostimulátory. Defibrilátory. Ty používají speciální nenabíjecí lithiové baterie, které jsou navrženy tak, aby vydržely perfektní deset let nebo déle.
- Osobní energie a mobilita: Stejně odolná technologie LFP z tovární haly je nyní v naší osobní výbavě. Špičkové golfové vozíky. Moderní Obytné vozy provozovat vše mimo síť. Žádný generátor.
Zábavné a méně známé zajímavosti
- "Lithium-iontové" je poněkud zavádějící. Ve většině článků není kovové lithium. Existuje pouze ve formě iontů.
- Baterie v jednom Tesla Modelu S má lithiový ekvivalent zhruba 10 000 iPhonů.
Tipy pro maximální využití lithiové baterie
- Přestaňte ji spouštět na nulu. Klade důraz na chemii. Částečné cykly jsou lepší.
- Skladujte ji zpola naplněnou. Pro dlouhodobé skladování je cílovou hodnotou náboj 40-70%. Ne 100%.
- Zachovejte chladnou hlavu. Horké auto je nejrychlejší způsob, jak baterii zničit. Stejně špatné je i přímé sluneční světlo.
Závěr
Jaký je tedy závěr? Lithiová baterie není jen číslo součástky. Je to kus složité chemie. Znalost toho, jak funguje - a jak selhává - vede k lepším rozhodnutím. Lepší nákupy, lepší provoz. Respektujte chemii a zařízení bude fungovat.
Jste připraveni zjistit, jak může výběr správného chemického složení lithiových baterií optimalizovat váš provoz? Kontaktujte nás pro řešení baterií na míru.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY
Jak dlouho vydrží lithiové baterie?
Přemýšlejte v cyklech, ne v letech. Důležitá je chemie. Průmyslová Baterie LFP vám zajistí více než 4 000 cyklů, které bez problémů vydrží více než 10 let. Baterie v levném telefonu může vydržet jen 500 cyklů.
Mohu lithiovou baterii přebít?
Ne. Funkční systém správy baterií (BMS) to nedovolí. Jeho účelem je tomu zabránit. Systém BMS není volitelný.
Jsou všechny lithiové baterie bezpečné?
Od renomovaného výrobce? A použit v rámci specifikace? Ano, jsou velmi bezpečné. Bezpečnost závisí na kvalitě článků a BMS. Poruchy jsou způsobeny dvěma věcmi: levnými, neregulovanými bateriemi nebo fyzickým zneužitím.
Co když potřebuji baterii do skladu, kde je v zimě velká zima?
To je klasický inženýrský problém. Standardní lithium-iontové baterie nefungují dobře v chladu. Máte dvě cesty pro výkon při extrémních teplotách. Cesta jedna: baterie LFP s vestavěným ohřívačem. Cesta dvě: podívat se na nové technologie, jako např. sodíkové baterie. Chlad zvládnou mnohem lépe ze své podstaty.