Y batri lithiwm-ion
Dechreuodd gwaith arloesol gyda'r batri lithiwm ym 1912 o dan GN Lewis ond nid tan y 1970au cynnar y daeth y batris lithiwm cyntaf na ellir eu hailwefru ar gael yn fasnachol. lithiwm yw'r ysgafnaf o'r holl fetelau, mae ganddo'r potensial electrocemegol mwyaf ac mae'n darparu'r dwysedd ynni mwyaf ar gyfer pwysau.
Methodd ymdrechion i ddatblygu batris lithiwm y gellir eu hailwefru oherwydd problemau diogelwch. Oherwydd ansefydlogrwydd cynhenid metel lithiwm, yn enwedig wrth godi tâl, symudodd ymchwil i batri lithiwm anfetelaidd gan ddefnyddio ïonau lithiwm. Er ei fod ychydig yn is mewn dwysedd ynni na metel lithiwm, mae lithiwm-ion yn ddiogel, ar yr amod bod rhai rhagofalon yn cael eu bodloni wrth godi tâl a gollwng. Ym 1991, masnachodd Sony Corporation y batri lithiwm-ion cyntaf. Dilynodd gweithgynhyrchwyr eraill yr un peth.
Mae dwysedd ynni lithiwm-ion fel arfer ddwywaith yn fwy na'r nicel-cadmiwm safonol. Mae potensial ar gyfer dwyseddau ynni uwch. Mae'r nodweddion llwyth yn weddol dda ac yn ymddwyn yn debyg i nicel-cadmiwm o ran rhyddhau. Mae'r foltedd cell uchel o 3.6 folt yn caniatáu dyluniadau pecyn batri gyda dim ond un gell. Mae'r rhan fwyaf o ffonau symudol heddiw yn rhedeg ar un gell. Byddai pecyn seiliedig ar nicel angen tair cell 1.2-folt wedi'u cysylltu mewn cyfres.
Mae lithiwm-ion yn batri cynnal a chadw isel, mantais na all y rhan fwyaf o gemegau eraill ei hawlio. Nid oes cof ac nid oes angen beicio wedi'i drefnu i ymestyn oes y batri. Yn ogystal, mae'r hunan-ollwng yn llai na hanner o'i gymharu â nicel-cadmiwm, gan wneud lithiwm-ion yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau mesurydd tanwydd modern. Nid yw celloedd lithiwm-ion yn achosi llawer o niwed pan gânt eu gwaredu.
Er gwaethaf ei fanteision cyffredinol, mae gan lithiwm-ion ei anfanteision. Mae'n fregus ac mae angen cylched amddiffyn i gynnal gweithrediad diogel. Wedi'i gynnwys ym mhob pecyn, mae'r gylched amddiffyn yn cyfyngu ar foltedd brig pob cell yn ystod y tâl ac yn atal foltedd y gell rhag gostwng yn rhy isel wrth ollwng. Yn ogystal, mae tymheredd y gell yn cael ei fonitro i atal eithafion tymheredd. Mae uchafswm y tâl a'r cerrynt gollwng ar y rhan fwyaf o becynnau wedi'u cyfyngu i rhwng 1C a 2C. Gyda'r rhagofalon hyn yn eu lle, mae'r posibilrwydd o blatio lithiwm metelaidd yn digwydd oherwydd gordal yn cael ei ddileu bron.
Mae heneiddio yn bryder gyda'r rhan fwyaf o fatris lithiwm-ion ac mae llawer o weithgynhyrchwyr yn parhau i fod yn dawel am y mater hwn. Mae rhywfaint o ddirywiad cynhwysedd yn amlwg ar ôl blwyddyn, p'un a yw'r batri yn cael ei ddefnyddio ai peidio. Mae'r batri yn aml yn methu ar ôl dwy neu dair blynedd. Dylid nodi bod cemegau eraill hefyd yn cael effeithiau dirywiol sy'n gysylltiedig ag oedran. Mae hyn yn arbennig o wir ar gyfer nicel-metel-hydrid os yw'n agored i dymheredd amgylchynol uchel. Ar yr un pryd, gwyddys bod pecynnau lithiwm-ion wedi gwasanaethu am bum mlynedd mewn rhai ceisiadau.
Mae gweithgynhyrchwyr yn gwella lithiwm-ion yn gyson. Cyflwynir cyfuniadau cemegol newydd a gwell bob rhyw chwe mis. Gyda chynnydd mor gyflym, mae'n anodd asesu pa mor dda y bydd y batri diwygiedig yn heneiddio.
Mae storio mewn lle oer yn arafu proses heneiddio lithiwm-ion (a chemegau eraill). Mae gweithgynhyrchwyr yn argymell tymereddau storio o 15 gradd (59 gradd F). Yn ogystal, dylai'r batri gael ei gyhuddo'n rhannol wrth ei storio. Mae'r gwneuthurwr yn argymell tâl o 40%.
Y batri lithiwm-ion mwyaf darbodus o ran cymhareb cost-i-ynni yw'r 18650 silindrog (maint yw 18mm x 65.2mm). Defnyddir y gell hon ar gyfer cyfrifiadura symudol a chymwysiadau eraill nad ydynt yn galw am geometreg uwch-denau. Os oes angen pecyn slim, y gell lithiwm-ion prismatig yw'r dewis gorau. Daw'r celloedd hyn ar gost uwch o ran ynni wedi'i storio.
Manteision
Dwysedd ynni uchel - potensial ar gyfer cynhwysedd uwch eto.
Nid oes angen preimio hirfaith pan yn newydd. Un tâl rheolaidd yw'r cyfan sydd ei angen.
Hunan-ollwng cymharol isel - mae hunan-ollwng yn llai na hanner y batris sy'n seiliedig ar nicel.
Cynnal a Chadw Isel - nid oes angen rhyddhau cyfnodol; nid oes cof.
Gall celloedd arbenigol ddarparu cerrynt uchel iawn i gymwysiadau fel offer pŵer.
Cyfyngiadau
Angen cylched amddiffyn i gynnal foltedd a cherrynt o fewn terfynau diogel.
Yn amodol ar heneiddio, hyd yn oed os nad yw'n cael ei ddefnyddio - mae storio mewn lle oer ar dâl o 40% yn lleihau'r effaith heneiddio.
Cyfyngiadau trafnidiaeth - gall llwythi mwy fod yn destun rheolaeth reoleiddiol. Nid yw'r cyfyngiad hwn yn berthnasol i fatris cario ymlaen personol.
Drud i'w gynhyrchu - tua 40 y cant yn uwch mewn cost na nicel-cadmiwm.
Ddim yn gwbl aeddfed - mae metelau a chemegau yn newid yn barhaus.
Y batri polymer lithiwm
Mae'r lithiwm-polymer yn gwahaniaethu ei hun o systemau batri confensiynol yn y math o electrolyte a ddefnyddir. Mae'r dyluniad gwreiddiol, sy'n dyddio'n ôl i'r 1970au, yn defnyddio electrolyt polymer solet sych. Mae'r electrolyte hwn yn debyg i ffilm debyg i blastig nad yw'n dargludo trydan ond sy'n caniatáu cyfnewid ïonau (atomau â gwefr drydanol neu grwpiau o atomau). Mae'r electrolyt polymer yn disodli'r gwahanydd mandyllog traddodiadol, sy'n cael ei socian ag electrolyt.
Mae'r dyluniad polymer sych yn cynnig symleiddio o ran gwneuthuriad, garwder, diogelwch a geometreg proffil tenau. Gyda thrwch cell yn mesur cyn lleied ag un milimedr (0.039 modfedd), gadewir dylunwyr offer i'w dychymyg eu hunain o ran ffurf, siâp a maint.
Yn anffodus, mae'r lithiwm-polymer sych yn dioddef o ddargludedd gwael. Mae'r gwrthiant mewnol yn rhy uchel ac ni all gyflawni'r pyliau presennol sydd eu hangen i bweru dyfeisiau cyfathrebu modern a throi gyriannau caled offer cyfrifiadurol symudol. Mae gwresogi'r gell i 60 gradd (140 gradd F) ac uwch yn cynyddu'r dargludedd, gofyniad sy'n anaddas ar gyfer cymwysiadau cludadwy.
I gyfaddawdu, mae rhywfaint o electrolyte geled wedi'i ychwanegu. Mae'r celloedd masnachol yn defnyddio gwahanydd / pilen electrolyte a baratowyd o'r un gwahanydd polyethylen mandyllog neu polypropylen traddodiadol wedi'i lenwi â pholymer, sy'n gelio wrth lenwi'r electrolyte hylif. Felly mae'r celloedd polymer lithiwm-ion masnachol yn debyg iawn mewn cemeg a deunyddiau i'w rhannau cownter electrolyt hylif.
Nid yw lithiwm-ion-polymer wedi dal ymlaen mor gyflym ag yr oedd rhai dadansoddwyr wedi'i ddisgwyl. Nid yw ei ragoriaeth i systemau eraill a chostau gweithgynhyrchu isel wedi'i wireddu. Ni chyflawnir unrhyw welliannau mewn enillion cynhwysedd - mewn gwirionedd, mae'r gallu ychydig yn llai na'r batri lithiwm-ion safonol. Mae lithiwm-ion-polymer yn dod o hyd i'w gilfach farchnad mewn geometregau tenau wafferi, megis batris ar gyfer cardiau credyd a chymwysiadau eraill o'r fath.
Manteision
Proffil isel iawn - mae batris sy'n debyg i broffil cerdyn credyd yn ymarferol.
Ffactor ffurf hyblyg - nid yw gweithgynhyrchwyr wedi'u rhwymo gan fformatau cell safonol. Gyda chyfaint uchel, gellir cynhyrchu unrhyw faint rhesymol yn economaidd.
Ysgafn - mae electrolytau geled yn galluogi pecynnu symlach trwy ddileu'r gragen fetel.
Gwell diogelwch - mwy gwrthsefyll gordaliad; llai o siawns o ollyngiad electrolyte.
Cyfyngiadau
Dwysedd ynni is a llai o gyfrif beiciau o'i gymharu â lithiwm-ion.
Yn ddrud i'w gynhyrchu.
Dim meintiau safonol. Mae'r rhan fwyaf o gelloedd yn cael eu cynhyrchu ar gyfer marchnadoedd defnyddwyr cyfaint uchel.
Cymhareb cost-i-ynni uwch na lithiwm-ion
Cyfyngiadau ar gynnwys lithiwm ar gyfer teithiau awyr
Mae teithwyr awyr yn gofyn y cwestiwn, "Faint o lithiwm mewn batri y gallaf ei gynnwys?" Rydym yn gwahaniaethu rhwng dau fath o fatri: metel lithiwm a lithiwm-ion.
Mae'r rhan fwyaf o fatris metel lithiwm yn rhai na ellir eu hailwefru ac fe'u defnyddir mewn camerâu ffilm. Gellir ailgodi tâl amdano pecynnau lithiwm-ion, gliniaduron pŵer, ffonau symudol a chamcorders. Caniateir y ddau fath o fatri, gan gynnwys pecynnau sbâr, fel rhai cario ymlaen ond ni allant fod yn fwy na'r cynnwys lithiwm canlynol:
2 gram ar gyfer batris lithiwm metel neu aloi lithiwm
8 gram ar gyfer batris lithiwm-ion
Ni chaniateir cario batris lithiwm-ion dros 8 gram ond dim mwy na 25 gram mewn bagiau cario os cânt eu hamddiffyn yn unigol i atal cylchedau byr ac maent wedi'u cyfyngu i ddau fatris sbâr y person.
Sut ydw i'n gwybod cynnwys lithiwm batri lithiwm-ion?O safbwynt damcaniaethol, nid oes unrhyw lithiwm metelaidd mewn batri lithiwm-ion nodweddiadol. Fodd bynnag, mae cynnwys lithiwm cyfatebol y mae'n rhaid ei ystyried. Ar gyfer cell lithiwm-ion, cyfrifir hyn ar 0.3 gwaith y cynhwysedd graddedig (mewn oriau ampere).
Enghraifft:Mae gan gell Li-ion 2Ah 18650 0.6 gram o gynnwys lithiwm. Ar fatri gliniadur nodweddiadol 60 Wh gydag 8 cell (4 mewn cyfres a 2 ochr yn ochr), mae hyn yn ychwanegu hyd at 4.8g. I aros o dan derfyn 8-gram y Cenhedloedd Unedig, y batri mwyaf y gallwch ddod ag ef yw 96 Wh. Gallai'r pecyn hwn gynnwys celloedd 2.2Ah mewn trefniant 12 cell (4s3c). Pe bai'r gell 2.4Ah yn cael ei defnyddio yn lle hynny, byddai angen cyfyngu'r pecyn i 9 cell (3s3c).
Cyfyngiadau ar gludo batris lithiwm-ion
Mae unrhyw un sy'n cludo batris lithiwm-ion mewn swmp yn gyfrifol am fodloni rheoliadau cludo. Mae hyn yn berthnasol i gludo nwyddau domestig a rhyngwladol ar dir, môr ac awyr.
Rhaid cludo celloedd lithiwm-ion y mae eu cynnwys lithiwm cyfatebol yn fwy na 1.5 gram neu 8 gram fesul pecyn batri fel "Deunydd peryglus amrywiol Dosbarth 9." Mae cynhwysedd celloedd a nifer y celloedd mewn pecyn yn pennu'r cynnwys lithiwm.
Rhoddir eithriad i becynnau sy'n cynnwys llai nag 8 gram o gynnwys lithiwm. Fodd bynnag, os yw llwyth yn cynnwys mwy na 24 o gelloedd lithiwm neu 12 pecyn batri lithiwm-ion, bydd angen marciau arbennig a dogfennau cludo. Rhaid marcio pob pecyn ei fod yn cynnwys batris lithiwm.
Rhaid profi'r holl fatris lithiwm-ion yn unol â'r manylebau a nodir yn CU 3090 waeth beth fo'u cynnwys lithiwm (llawlyfr Profion a Meini Prawf y Cenhedloedd Unedig, Rhan III, is-adran 38.3). Mae'r rhagofal hwn yn amddiffyn rhag cludo batris diffygiol.
Rhaid gwahanu celloedd a batris i atal cylchedau byr a'u pecynnu mewn blychau cryf.