Mielenkiintoisia faktoja litiumparistoista. Jos olet insinööri tai työskentelet hankinnoissa, olet litiumparistojen parissa. Ne antavat virtaa trukkeihisi, varmuuskopioivat datakeskuksiasi, ovat kaupallinen ESS jota arvioit. Tiedät tekniset tiedot - jännite, ampeeritunnit, elinkaari. Tekniset tiedot eivät kerro sinulle tärkeitä asioita.
Todellisia oivalluksia saadaan, kun otetaan etäisyyttä tietoihin. Joitakin tosiasioita, jotka sinun on tiedettävä nykymaailmaa pyörittävästä kemiasta.
Kamada Power 12v 100Ah Lifepo4 akku
Kamada Power 10kWh Powerwall kotiakku
Kamada Power 48v 100Ah litium golfkärryn akku
Litiumparistojen historia: Lithium: Viimeaikainen vallankumous
Ne tuntuvat ikivanhoilta. Eivät ne ole. Litiumioni on uutta teknologiaa. M. Stanley Whittingham teki perustutkimuksen 70-luvulla. Kriittiset läpimurrot tekivät myöhemmin John Goodenough ja Akira Yoshino, jotka saivat Nobelin palkinnon vuonna 2019.
Sonyn vuonna 1991 julkaisema kaupallinen akku oli kuitenkin se, joka todella sytytti tulipalon. Teknologian hyppäys laboratoriokonseptista maailmanlaajuiseksi infrastruktuuriksi tapahtui järkyttävän nopeasti.
Miten litiumparistot toimivat
Periaate on yksinkertainen. Ionit liikkuvat kahden elektrodin - negatiivisen anodin ja positiivisen katodin - välillä. Lataus pakkaa ionit anodille. Purkaminen lähettää ne takaisin. Ionien liikkuminen sisällä pakottaa elektronit liikkumaan ulos. Tämä on käyttämäsi virta.
Miksi litium? Kaksi asiaa. Se on kevyin metalli. Sillä on korkein sähkökemiallinen potentiaali. Tämä yhdistelmä antaa sinulle yhden asian: vertaansa vailla olevan energiatiheys. Enemmän tehoa, vähemmän painoa. Vanha lyijyhappotekniikka ei pääse edes lähelle. Katodimateriaali määrittelee akun persoonallisuuden. Valitset LFP:n (litiumrautafosfaatti). teollisuuslaitteet koska sen on oltava turvallinen ja kestettävä pitkään ja hartaasti.
Yllättäviä faktoja litiumparistoista
- Ne eivät kuole hyllyssä. Litiumionien keskeinen ominaisuus on lähes nollanopeuden omaava itsepurkautuminen. Ehkä 1-2% kuukaudessa. Vertaa sitä vanhaan NiCd-tekniikkaan, joka saattoi menettää yli 20%. Tämän vuoksi kuukausia säilytetty työkalu toimii yhä.
- "Litium" tarkoittaa monia eri asioita. Puhelimesi akku? Todennäköisesti ohut, joustava litiumioni-polymeeri (LiPo). Sähköauto? Luultavasti nikkeli-mangaanikoboltti (NMC), joka takaa maksimaalisen kantaman. Mutta trukin akku, suorituskykyinen golfkärrytai ASUNTOAUTO tehopankki - se on LFP (litium-rautafosfaatti). Näissä sovelluksissa kestävyydellä, turvallisuudella ja pitkän aikavälin kustannuksilla on merkitystä.
Litiumparistojen käyttöikä ja syklin kestoikä
Niiden käyttöikä on kuitenkin rajallinen. Akun elinkaari-eli kuinka monta lataus-/purkaussykliä se kestää ennen kuin kapasiteetti laskee, riippuu täysin sen kemiasta:
- LFP (litium-rautafosfaatti): 4 000 - 8 000+ sykliä. Selvä voittaja teollisuuslaitteistoissa ja kovassa käytössä olevissa tapauksissa, kuten Matkailuautot ja aurinkoenergia.
- NMC (nikkeli-mangaani-koboltti): 1 000 - 3 000 sykliä. Oikea kompromissi monille sähköajoneuvoille.
- LCO (litiumkobolttioksidi): 500 - 1 000 sykliä. Riittää hyvin kuluttajille tarkoitetuille laitteille, joita ei kuitenkaan ole enää 3 vuoden kuluttua.
Kenttätutkimustietojemme perusteella yksi asia on selvä: lämpö on näiden akkujen #1-tappaja. Korkeat lämpötilat tuhoavat kapasiteetin pysyvästi. Paluuta ei ole.
Turvallisuustiedot, jotka sinun pitäisi tietää
Olet nähnyt palouutiset. Todellisuus on tämä: oikein suunniteltu litiumparisto on uskomattoman turvallinen. Siinä on suojauskerroksia. Vikaantumistapa, josta on syytä olla huolissaan, on terminen karkaaminen. Ketjureaktio. Yksi solu ylikuumenee ja keittää viereisen solun, joka puolestaan keittää seuraavan solun.
BMS-akunhallintajärjestelmä estää tämän. Se on oma tietokone, joka tarkkailee jokaisen kennon jännitettä, lämpötilaa ja virtaa. Jos se havaitsee vian, se katkaisee virran. Välittömästi. Se on kaikkien natriumioniakkujen tai litiumjärjestelmien kriittisin turvalaite.
Ympäristö- ja kierrätystietoja
Kaivostoiminnan vaikutukset ovat todellinen ongelma. Teollisuuden vastaus on massiivinen panostus kierrätykseen. Uusilla hydrometallurgisilla menetelmillä voidaan ottaa talteen yli 95% arvokkaita metalleja - litiumia, kobolttia ja nikkeliä.
Se on valtava parannus. Tämä on alku todelliselle "kiertotaloudelle", jossa vanhat sähköautojen akut ovat vain uusien akkujen raaka-aine.
Hämmästyttävät sovellukset, joita et tiennyt
Tämä tekniikka ulottuu paljon puhelinta pidemmälle.
- Avaruustutkimus: NASA:n Mars-mönkijät ja ISS käyttävät voimakkaasti muunneltuja litiumioniakkuja. Niiden on kestettävä tyhjiö ja rajut lämpötilanvaihtelut.
- Merenkulun sovellukset: Vesillä epäonnistuminen ei ole vaihtoehto. Sitä käytetään kaikkeen hiljaisesta sukellusveneen voimanlähteestä aina merenkulun varavoima kaupallisissa aluksissa.
- Lääkinnälliset laitteet: Sydämentahdistimet. Defibrillaattorit. Niissä käytetään erityisiä ei-ladattavia litiumparistoja, jotka on suunniteltu toimimaan täydellisesti vähintään vuosikymmenen ajan.
- Henkilökohtainen energia ja liikkuvuus: Sama tehtaan kovaa LFP-tekniikkaa on nyt henkilökohtaisissa varusteissamme. High-end golfkärryt. Moderni Asuntoautot ja kaikki toimii ilman sähköverkkoa. Ei generaattoria.
Hauskaa ja vähemmän tunnettua triviaa
- "Litiumioni" on hieman harhaanjohtava. Useimmissa kennoissa ei ole metallista litiumia. Se on olemassa vain ioneina.
- Yhden Tesla Model S:n akussa on litiumia noin 10 000 iPhonen verran.
Vinkkejä litiumparistosta parhaan mahdollisen hyödyn saamiseksi
- Lopeta sen ajaminen nollaan. Se korostaa kemiaa. Osittaiset syklit ovat parempia.
- Säilytä se puoliksi täynnä. Pitkäaikaiseen varastointiin tavoitteena on 40-70%-varaus. Ei 100%.
- Pidä se viileänä. Kuuma auto on nopein tapa hajottaa akku. Suora auringonvalo on aivan yhtä paha.
Päätelmä
Mitä tästä on siis otettava opiksi? Litiumakku ei ole pelkkä osanumero. Se on osa monimutkaista kemiaa. Kun tiedät, miten se toimii - ja miten se pettää - voit tehdä parempia päätöksiä. Paremmat hankinnat, paremmat toiminnot. Kunnioita kemiaa, niin hyödyke toimii.
Oletko valmis tutkimaan, miten oikean litiumparistokemian valinta voi optimoida toimintasi? Ota yhteyttä räätälöityä akkuratkaisua varten.
FAQ
Kuinka kauan litiumparistot kestävät?
Ajattele sykleissä, älä vuosissa. Kemia on tärkeintä. Teollinen LFP-akku antaa yli 4 000 käyttökertaa, ja se kestää helposti yli 10 vuotta. Halvan puhelimen akku kestää ehkä vain 500 sykliä.
Voinko ladata litiumakun liikaa?
Ei. Toimiva akunhallintajärjestelmä (BMS) ei anna sen tapahtua. Sen koko tarkoitus on estää se. BMS ei ole valinnainen.
Ovatko kaikki litiumparistot turvallisia?
Hyvämaineiselta valmistajalta? Ja käytetty speksin sisällä? Kyllä, ne ovat erittäin turvallisia. Turvallisuus riippuu kennon laadusta ja BMS:stä. Vikaantumiset johtuvat kahdesta asiasta: halvoista, sääntelemättömistä akuista tai fyysisestä väärinkäytöstä.
Entä jos tarvitsen akun varastoon, jossa on talvella hyvin kylmä?
Se on klassinen tekninen ongelma. Tavallinen litiumioni ei toimi hyvin kylmässä. Sinulla on kaksi reittiä suorituskyky äärimmäisissä lämpötiloissa. Polku yksi: LFP-akku, jossa on sisäänrakennetut lämmittimet. Polku kaksi: tarkastellaan uusia tekniikoita, kuten natrium-ioniakut. Ne kestävät kylmää paljon paremmin luonnostaan.