Betri ya Li-ion

Betri ya ioni ya lithiamu au betri ya ioni ya lithiamu ni aina ya betri ya lithiamu

Teknolojia zinazoibuka za uhamaji wa kielektroniki

Simu mahiri, kamera za ubaoni, ndege zisizo na rubani, zana za nguvu, pikipiki za umeme, scooter ... betri za lithiamu zinapatikana kila mahali katika maisha yetu ya kila siku leo ​​na zimeleta mageuzi mengi ya matumizi. Lakini wanaleta nini na bado wanaweza kubadilika?

Betri ya Li-ion

Hadithi

Ilikuwa katika miaka ya 1970 kwamba betri ya lithiamu-ioni ilianzishwa na Stanley Whittingham. Kazi ya mwisho itaendelezwa na John B. Goodenough na Akiro Yoshino katika 1986. Haikuwa hadi 1991 ambapo Sony ilizindua betri ya kwanza ya aina yake kwenye soko na kuanza mapinduzi ya teknolojia. Mnamo 2019, wavumbuzi-wenza watatu walitunukiwa Tuzo ya Nobel ya Kemia.

Jinsi gani kazi?

Betri ya lithiamu-ioni kwa kweli ni pakiti ya seli kadhaa za lithiamu-ioni ambazo huhifadhi na kurudisha nishati ya umeme. Betri inategemea vipengele vitatu kuu: electrode nzuri, inayoitwa cathode, electrode hasi, inayoitwa anode, na electrolyte, ufumbuzi wa conductive.

Wakati betri inapotolewa, anode hutoa elektroni kupitia elektroliti hadi kwenye cathode, ambayo kwa upande wake hubadilishana ioni chanya. Mabadiliko ya harakati wakati wa kuchaji.

Kwa hiyo, kanuni ya operesheni inabakia sawa na kwa betri ya "kuongoza", isipokuwa hapa oksidi ya risasi na risasi ya electrodes hubadilishwa na cathode ya oksidi ya cobalt, ambayo inajumuisha lily kidogo na anode ya grafiti. Vivyo hivyo, asidi ya sulfuriki au umwagaji wa maji hutoa njia ya elektroliti ya chumvi za lithiamu.

Electroliti inayotumiwa leo iko katika hali ya kioevu, lakini utafiti unaelekea kwenye elektroliti imara, salama na inayodumu zaidi.

Faida

Kwa nini betri ya lithiamu-ioni imechukua nafasi ya kila mtu mwingine katika miaka 20 iliyopita?

Jibu ni rahisi. Betri hii hutoa msongamano bora wa nishati na kwa hivyo hutoa utendakazi sawa kwa kuokoa uzito ikilinganishwa na risasi, nikeli ...

Betri hizi pia zina kiwango cha chini cha kujitoa (kiwango cha juu cha 10% kwa mwezi), hazina matengenezo na hazina athari ya kumbukumbu.

Hatimaye, ikiwa ni ghali zaidi kuliko teknolojia ya zamani ya betri, ni nafuu zaidi kuliko lithiamu polima (Li-Po) na kubaki ufanisi zaidi kuliko lithiamu phosphate (LiFePO4).

Lithium-ion ilichukuliwa kwa magari ya magurudumu 2, hapa na BMW C Evolution

Mapungufu

Hata hivyo, betri za lithiamu-ioni sio bora na, hasa, zina uharibifu zaidi wa seli ikiwa zimetolewa kikamilifu. Kwa hiyo, ili wasipoteze mali zao haraka sana, ni bora kuzipakia bila kusubiri kuwa gorofa.

Kwanza kabisa, betri inaweza kusababisha hatari kubwa za usalama. Wakati betri imejaa au inashuka chini ya -5 ° C, lithiamu huganda kupitia dendrites kutoka kwa kila electrode. Wakati anode na cathode zimeunganishwa na dendrites zao, betri inaweza kupata moto na kulipuka. Kesi nyingi ziliripotiwa na Nokia, Fujitsu-Siemens au Samsung, milipuko pia ilitokea kwenye ndege, kwa hivyo leo ni marufuku kubeba betri ya lithiamu-ion kwenye kushikilia, na kupanda kwenye kabati mara nyingi ni mdogo kwa suala la nguvu (iliyokatazwa hapo juu. 160 Wh na chini ya ruhusa kutoka 100 hadi 160 Wh).

Kwa hivyo, ili kukabiliana na hali hii, watengenezaji wametumia mifumo ya udhibiti wa kielektroniki (BMS) yenye uwezo wa kupima joto la betri, kudhibiti voltage, na kufanya kama vivunja saketi inapotokea hitilafu. Elektroliti imara au jeli ya polima pia ni mitazamo iliyochunguzwa ili kukwepa tatizo.

Pia, ili kuzuia joto kupita kiasi, malipo ya betri hupunguzwa kasi zaidi ya asilimia 20 iliyopita, kwa hivyo nyakati za kuchaji mara nyingi hutangazwa kwa 80% tu ...

Hata hivyo, betri ya lithiamu-ioni inayotumika sana kwa matumizi ya kila siku ina athari kubwa kwa mazingira, kwanza kwa kuchimba lithiamu, ambayo inahitaji kiasi cha anga cha maji safi, na kisha kuitayarisha mwishoni mwa maisha yake. Walakini, kuchakata tena au kutumia tena kunaongezeka mwaka hadi mwaka.

5,4 kWh Scooter ya Umeme ATL 60V 45A Li-ion Betri

Je, ni nini mustakabali wa ioni ya lithiamu?

Utafiti unapozidi kuelekea kwenye teknolojia mbadala ambazo hazina uchafuzi mdogo, zinazodumu zaidi, za bei nafuu kutengeneza, au salama zaidi, je betri ya lithiamu-ioni imefikia uwezo wake?

Betri ya lithiamu-ioni, ambayo imekuwa ikifanya kazi kwa kiwango cha viwanda kwa miongo mitatu, haijapata neno lake la mwisho, na maendeleo yanaendelea kuboresha msongamano wa nishati, kasi ya chaji au usalama. Tumeona hii kwa miaka mingi, haswa katika uwanja wa magari ya magurudumu mawili, ambapo skuta ilikuwepo tu kama kilomita hamsini miaka 5 iliyopita, pikipiki zingine sasa zinazidi vituo 200.

Ahadi za mapinduzi pia ni vikosi kama vile elektrodi ya kaboni ya Nawa, betri inayoweza kukunjwa ya Jenax, halijoto ya kufanya kazi ya 105 ° C katika NGK ...

Kwa bahati mbaya, utafiti mara nyingi unakabiliwa na ukweli mkali wa faida na umuhimu wa viwanda. Inasubiri maendeleo ya teknolojia mbadala, hasa inayotarajiwa ya lithiamu-hewa, lithiamu-ioni bado ina mustakabali mzuri mbeleni, haswa katika ulimwengu wa magurudumu mawili ya umeme, ambapo uzani na upunguzaji wa alama za miguu ni vigezo muhimu.