Lithium Rechargeable çi ye?

Lithium-ê ji nû ve şarjkirin tê wateya bataryayên ku teknolojiya lîtium-ionê bikar tînin da ku enerjiya elektrîkê bi navgîniya çerxên barkirin û dakêşanê yên dubarekirî hilînin û berdan. Van bataryayên îyonên lîtiumê di navbera du elektrodê de digerînin-bi gelemperî anodek grafît û katodek oksîdê metal-dihêle ku ew bi sedan heya bi hezaran car werin şarj kirin.

Têgîna "baterê lîtium" bi rastî du kategoriyên cihêreng ên bi kapasîteyên bingehîn ên cihêreng vedihewîne. Pîlên lîtiumê yên seretayî çavkanîyên hêzê yên yekane-kar in ku ji bo cîhazên ku pêdiviya wan bi hilberîna hêza demdirêj û domdar hewce dikin hatine çêkirin. Hûn ê van di detektorên dûmanê, pacemakers û hin kontrolên dûr de bibînin. Dema ku ew kêm bibin, divê ew werin avêtin û li şûna wan.

Pîlên lîtiumê yên ji nû ve şarjkirin, ku bi rêkûpêk jê re tê gotin bataryayên lîtium-ion an Li-yon, bi tevahî teknolojiyek cûda temsîl dikin. Cûdahiya sereke di vegerandina reaksiyonên wan ên kîmyewî de ye. Dema ku hûn têlefonê an laptopê xwe girêdidin da ku şarj bikin, îyonên lîtiumê ji katodê vedigerin anodê, û enerjiyê ji bo karanîna paşê hilîne. Ev herikîna îyonê ya dualî, teknolojiya lîtiumê ya dakêşan ji hevpîşeyên xwe yên yekcar cuda dike.

Ne hemî cîhazên ku hêza lîtium bikar tînin dikarin bataryayên guhezbar qebûl nekin. Taybetmendiyên voltajê di navbera her du cureyan de cihê dibin-hucreyên lîtiumê yên seretayî bi gelemperî 3.0V radigihînin, dema ku şaneyên lîtiumê yên ji nû ve şarjkirin-iyon 3.6-3.7V peyda dikin. Ev cûdahiya voltajê tê vê wateyê ku hûn nekarin tenê celebek bi ya din biguhezînin bêyî ku lihevhatina cîhazê kontrol bikin.

Lithium Rechargeable

Di hundurê her bataryayên lîtiumê yê dakêşandî de pergalek bi baldarî hatî endezyarkirî ya çar hêmanên bingehîn ku di konserê de dixebitin rûniştiye. Anode, bi gelemperî ji grafît hatî çêkirin, wekî elektrodê neyînî kar dike. Katod-elektroda pozîtîf- materyalên mîna oksîdê kobalt lîtium (LCO), lîtium hesin fosfat (LFP), an oksîda kobalt manganese lîtium nîkel (NMC) bikar tîne. Di navbera van elektrodê de elektrolîtek şil a ku xwêyên lîtiumê tê de diherike, û veqetînerek porez rê li ber têkiliyek rasterast di navbera anod û katodê de digire dema ku rê dide derbasbûna ionê.

Di dema avêtinê de, îyonên lîtiumê ji anodê derdikevin û bi elektrolîtê ber bi katodê ve diçin. Di heman demê de, elektron di çerxa cîhaza we de diherikin, hêza elektrîkê ya ku hûn hewce ne radest dikin. Veqetanker zorê dide elektronan ku rêyek dirêj di nav cîhaza we de bihêlin ji dêvla ku kurtefîlmek xeternak biafirînin.

Recharging tevahiya pêvajoyê berevajî dike. Dema ku hûn şarjkerek girêdidin, herikîna elektrîkê yonên lîtiumê ji katodê vedigere anodê. Iyon bi bingehîn vedigerin cihên xwe yên destpêkê, ji bo çerxa dakêşana din amade ne. Ev navbera berepaş-têgeha teknîkî ya ji bo îyonên ku xwe di nav tebeqeyên elektrodê de dihêlin-karkirina ji nû ve şarjkirina ku van bataryayê diyar dike dike.

Pergala Rêvebiriya Pîlê (BMS) di vê pêvajoyê de wekî mêjiyê pîlê tevdigere. Ev yekîneya kontrola elektronîkî bi domdarî voltaja hucreyê, germahî û herikîna heyî dişopîne. Gava ku şan bigihîjin 4,2V (ji bo piraniya kîmyayên lîtium-îyonê herî zêde standard) bi qutkirina çerxa barkirinê pêşî li barkirina zêde digire. Di heman demê de ew li hember dakêşana zêde diparêze, ku dikare bi domdarî zirarê bide pîlê û dibe sedema belavbûna sifir ji berhevkarên heyî.

Teknolojiya lîtiumê ya şarjkirî ne yekdest e-çend kîmyewiyên cihêreng li gorî taybetmendiyên performansa xwe yên taybetî sepanên cihêreng pêşkêş dikin.

Lithium Cobalt Oxide (LCO)bataryayên destpêkê yên elektronîkî yên portable serdest bûn û hîn jî piraniya smartphone û laptopan hêz dikin. Ew digihîjin 200-260 Wh/kg dendikên enerjiyê pêşkêş dikin, ku ew ji bo sepanên hesas giraniyê xweş dike. Lêbelê, ew ji alternatîfan ji hêla germî ve kêmtir aram in û bi gelemperî 500-1000 çerxên barkirinê radigihînin.

Lithium Iron Fosphate (LFP)bataryayên ji bo ewlekarî û dirêjahiya berbiçav hin zencîra enerjiyê (100-180 Wh / kg) dikin qurban. Struktura wan a krîstal a domdar li hember reviya termal li ber xwe dide, û ew bi rêkûpêk 2000-5000 dewran digihîjin berî ku bigihîjin kapasîteya% 80. Wesayîtên elektrîkî û hilanîna enerjiyê ya rawestayî her çend voltaja wê ya kêmtir (3.2V binavkirî li hember 3.7V ji bo LCO) her ku diçe zêde alî vê kîmyayê dikin.

Lîtium Polîmer (LiPo)bataryayên li şûna şilê jelê-elektrolîteke polîmerî ya mîna an hişk bikar tînin. Ev rê dide pakkirina maqûl di kuncên tenik de ku li gorî şeklên cîhazê tevdigerin. Hûn ê wan di nav têlefonên zirav, tablet, û-wesayîtên kontrolkirî yên radyoyê de bibînin ku giraniya wan pir girîng e. Ew bi gelemperî 1000-2000 cycles pêşkêş dikin.

Nikel Manganese Kobalt (NMC)pîlê hevsengiya enerjiyê (150-220 Wh/kg), kapasîteya hêzê, û dirêjahiya jiyanê (1000-2000 çerx) dikin. Vê pirzimanî wan di nav wesayîtên elektrîkê de populer dike, ku çêker dikarin rêjeya nîkel-manganez-kobalt bişkînin da ku pêşî li kapasîteya enerjiyê an hilberîna hêzê bigirin li ser bingeha daxwazên sêwirana wesayîtê.

Fêmkirina tiştê ku dirêjahiya bataryaya lîtiumê ya dakêşbar diyar dike hewce dike ku ji jimareyên çerxa sade wêdetir li ber çavan bigerin ka pîlê bi rastî çawa têne bikar anîn.

Dema ku hûn 100% kapasîteya pîlê bikar bînin, çerxek barkirinê çêdibe, her çend ne hewce ye ku di yek vekêşana domdar de be. Bikaranîna 50% rojek û 50% ya din wekî yek çerxa bêkêmasî tê hesibandin. -Pîlên hucreya cylindrîkî yên bi kalîte-cûreya ku dişibin bataryayên AA lê mezintir-dikarin 3000-5000 dorhêlan radest bikin berî ku kapasîteyê dakeve %80 ya orjînal. Hucreyên Prismatîk (dûr, çargoşe) bi gelemperî 1000-2000 çerxên rêve dibin, dema ku bataryayên polîmer ên lîtiumê yên pouch-ê bi gelemperî kurttir dibin.

Van jimaran pratîkên barkirinê yên rast digirin. Bisiklêteke qismî-ji nû ve şarjkirin berî ku bi temamî tine bibe-bi rastî li gorî daxistina tam dubarekirî temenê bataryayê dirêj dike. Pîlên lîtiumê yên nûjen ji "bandora bîrê" ya ku li bapîrên nîkel{4}}kadmiumê yên kevin dikişand cefayê nagirin, ji ber vê yekê hûn dikarin li her xalê bêyî cezayê performansê ji nû ve şarj bikin.

Germahî hem li ser performansa tavilê hem jî-ya demdirêj bandor dike. Karkirina li 40 dereceyê (104 pileya F) li şûna 20 pileyî (68 pileya F) dikare temenê tevahî 40% kêm bike. Germahiya sar dibe sedema zirara daîmî, lê bi demkî kapasîteya berdest kêm dike-batareyek ku di 20 dereceyan de tam hêzê dide dibe ku tenê %70 di -10 dereceyan de (14 pileya F) peyda bike.

Şertên hilanînê jî girîng in. Pîleke bi tevahî barkirî ya ku di germahiya bilind de tê hilanîn zûtirîn temen dibe. Ji bo hilanîna demdirêj, çêker pêşniyar dikin ku bi kapasîteya 40-50% barkirin û bataryayên li hawîrdorên sar bihêlin. Pîleke ku di 25 dereceya (77 pileya F) de bi 40% barkirinê ve hatî hilanîn, dibe ku piştî salekê% 96 kapasîteya xwe bigire, dema ku yekî ku bi tevahî di 40 pileya (104 pileya F) de hatî hilanîn dikare di heman heyamê de %35 winda bike.

Batteriesên lîtiumê yên veşarjêkirî rêgezek bêhempa ya teknolojiya nûjen hêz dikin, her serîlêdan taybetmendiyên taybetî yên teknolojiyê bikar tîne.

Serfkaran Electronics-Smartphones, laptop, tablet û guhên bêtêl hemî bi enerjiya bilind a ku teknolojiya lîtium peyda dike ve girêdayî ne. Bateriyek smartphone ya nûjen 10-15 Wh li cîhek ji qerta krediyê piçûktir vedihewîne, tiştek ku bi kîmyewiyên baterî yên kevn re ne gengaz e. Van amûran bi gelemperî kîmya LCO an NMC ji bo dema herî zêde di cîhê hindik de bikar tînin.

Electric Vehicles-Pîşesaziya otomotîvê pîlên lîtiumê hembêz kiriye, digel ku ji sala 2024-an pê ve daxwaza bataryayên EV-ya gerdûnî ji 1 terawat-saetê salane derbas dibe. Piraniya EV-yên bataryayên NMC an jî LFP bikar tînin. NMC ji bo rêjeyek dirêjtir dendika enerjiyê bilindtir pêşkêşî dike, dema ku LFP marjînalên ewlehiyê çêtir û jiyana salnameyê dirêjtir peyda dike. Pakêtên bataryayên ji bo otomobîlên elektrîkê bi hezaran hucreyên takekesî hene ku bi hev re dixebitin ku 50-100 kWh enerjiyê hilînin.

Amûrên Hêzê-Di van 15 salên dawîn de sondayên bêtêl, saw û alavên din ên hêzê ji nîkel-kadmium ber bi teknolojiya lîtium ve hatin guhertin. Voltaja bilindtir (sîstema 18V an jî 20V beramberî. 12V ji bo NiCd) û dendika hêzê performansa pola profesyonel bêyî têl dike. Van sepanan bataryayên bi kişandina tîrêjê ya zêde tengas dikin, ji ber vê yekê hilberîner NMC an kîmya{9}}LFP-ya bilind bikar tînin.

Pergalên Storage Energy-Sazkirinên rojê û torê-depokirina pîvanê her ku diçe zêdetir xwe dispêre bataryayên lîtiumê da ku xwezaya navbirî ya enerjiya dikare bê nûkirin xweş bike. Pergalên niştecîh bi gelemperî kîmya LFP-ê bikar tînin, pêşî li ewlehî û dirêjahiya li ser tîrêjiya enerjiyê ya herî zêde digirin. Ji sala 2023-an pê ve, bataryayên lîtium-îyonê ji %80 zêdetirî 190+ gigawatt-saetên hilanîna pîlê yên ku li çaraliyê cîhanê hatine bicîh kirin, digirin.

Amûrên bijîşkî-Cîhazên ku têne implantkirin mîna pacemakers û pompeyên însulînê pêdivî bi bataryayên ku hem pêbawer û hem jî demdirêj in-. Hin hucreyên lîtiumê yên seretayî yên ku ji bo 10+ salan têne nirxandin bikar tînin, di heman demê de amûrên portable ên derveyî her ku diçe zêde lîtiumê dakêşbar ji bo rehetiya nexweş û berjewendîyên jîngehê bikar tînin.

Lithium Rechargeable

Bi rêkûpêk şarjkirina bataryayên lîtiumê yên dakêşandî hewce dike ku têgihîştina voltaja wan û pêdiviyên heyî yên taybetî, yên ku ji celebên din ên baterî bi girîngî cûda dibin.

Kîmyaya standard a lîtium-îyonê bi kontrolkirina voltajê ya rast ji bo 4,2V-ya şaneyê pêdivî ye. Pêvajoya şarjê ya normal rêgezek du-qonaxê dişopîne: Barkirina domdar-herikê (CC) herikîna domdar peyda dike heya ku şan bigihîjin 4.2V, dûv re şarjkirina domdar-voltaja (CV) wê voltajê diparêze dema ku niha hêdî hêdî kêm dibe. Dema ku niha bi qasî 3-5% ji rêjeya kapasîteya pîlê dakeve barkirin temam dibe.

Hûn bê guman nikarin bargiranên ku ji bo celebên din ên baterî hatine çêkirin bikar bînin. Lead-şarjkerên asîdê pêlên voltaja bilind bikar tînin ku dê bataryayên lîtiumê xera bikin. Bi heman awayî, nîkel-kadmium an nîkel-şarjkerên hîdroîdê yên metalê profîlên voltaja ku bi kîmya lîtiumê re hevaheng nînin bikar tînin. Her tim şarjkerek ku bi taybetî ji bo bataryayên lîtium-îon hatî çêkirin bikar bînin, îdeal ew e ku bi kîmya taybetî ya pîlê we re têkildar be.

Kapasîteyên barkirina bilez bi rengek berbiçav çêtir bûne. Dema ku pîlên lîtiumê yên destpêkê 3-4 demjimêr hewce bûn da ku dakêşin, şaneyên nûjen ên bi sêwirana elektrodê çêtir dikarin rêjeyên barkirinê heya 1C (kapasîteya yek carê di saetekê de) an mezintir qebûl bikin. Hin bataryayên wesayitên elektrîkê naha barkirina bilez a 350 kW DC piştgirî dikin, û di 10 hûrdeman de 100+ mîl zêde dike. Lêbelê, şarjkirina bilez a pir caran li gorî şarjkirina hêdî, hilweşandinê leztir dike, û ew dike rehetiyek-li hember dirêj-jiyanê.

BMS di dema barkirinê de bi şopandina voltaja hucreyê ya kesane di pakêtên pir-hucreyê de rolek girîng dilîze. Ji ber ku guhertoyên çêkirinê tê vê wateyê ku hucre qet bi hev re tevnagerin, BMS bi pêvajoyek ku jê re hevsengiya hucreyê tê gotin hemî hucre bi yeksan bar dikin. Ev rê nade ku yek hucreyek zêde were barkirin an zêde-dakêşandin, ku dê kapasîteya pakêtê kêm bike û dibe ku pirsgirêkên ewlehiyê çêbike.

Dema ku bataryayên lîtiumê yên dakêşbar bi gelemperî ewle ne dema ku bi rêkûpêk hatine sêwirandin û bikar anîn, tîrêjiya wan a enerjiya bilind tê vê wateyê ku têkçûn dikare dramatîk be.

Rêwîtiya termal xema ewlehiyê ya bingehîn temsîl dike. Ger germahiya hundurîn ji 80-90 pileyî ji ber çerxên kurt ên hundurîn, kêmasiyên çêkirinê, an zirara derve ji ser 80-90 dereceyan rabe, dibe ku reaksiyonek xweser-hêzdar dest pê bike. Germbûn dibe sedema hilweşîna elektrolîtê, bêtir germ û gazê çêdike, ku dibe sedema agir an şikestinê. Pîlên nûjen gelek taybetmendiyên ewlehiyê dihewîne-derfetên kêmkirina zextê, sîgorteyên termal, û parastina BMS-ya sofîstîke-ji bo pêşîgirtina li vê senaryoyê.

Zirara fizîkî ya bataryayên lîtiumê xetereyên cidî diafirîne. Xişandina şaneyek dikare bibe sedema dorvegerek hundurîn a bi leza germî ya tavilê. Perçiqandin an qutkirina hucreyên poçê zirarê dide veqetandinê, potansiyel rê dide têkiliya rasterast a elektrodê. Tu carî bataryayên ku bi eşkere zirar dîtine bikar neynin, û wan bi rêkûpêk li dezgehên vezîvirandinê yên destnîşankirî bavêjin.

Zêde barkirin û zêde-dakêşandin hem zirarê dide bataryayên hem jî xetereyan çêdike. Barkirina li jor 4.2V (an jî 4.35V ji bo hin kîmyewiyên nûtir) dikare materyalên elektrodê bêîstîkrar bike û bibe sedema lêdana lîtiumê li ser anodê, û dendritên ku dibe ku veqetandinê qul bikin çêbikin. Daxistina li jêr hema hema 2.5V serê hucreyê dikare sifir ji berhevkarên heyî bihelîne, kapasîteyê bi domdarî kêm bike û xetereyên kurteya hundurîn çêbike.

Pîl li cîhên hênik û zuha dûrî materyalên şewatê hilînin. Tu carî wan nexin ber germahiyên ku ji 60 pileyî (140 pileya F) zêdetir in, û di havîna havînê de di wesayîtên germ de batariyan nehêlin. Ji bo veguheztinê, rêzik bataryayên lîtium-yonê wekî tiştên xeternak dabeş dikin ku ji bo şandina hewayê li ser hin bendavên kapasîteyê pêdivî bi pakkirin û etîketkirina taybetî heye.

Na, ji te re şarjkerek ku bi taybetî ji bo kîmya lîtium-îyon hatiye çêkirin hewce ye. Van şarjkeran voltajê bi tam 4.2V per hucreyê birêkûpêk dikin û bixweber ji herikîna domdar vediguhezînin barkirina voltaja domdar. Bikaranîna şarjkerên ku ji bo bataryayên bingehîn-asîd an nîkel- têne çêkirin dê zirarê bide bataryayên lîtiumê û dibe ku xetereyên ewlehiyê çêbike.

Pîlên lîtium-îyonê yên bi kalîte bi gelemperî 1000-5000 çerxên barkirinê yên tam li gorî kîmya û şert û mercên bikaranînê radigihînin. Di şertên salnameyê de, 3-10 salên jiyana karûbarê hêvî dikin. Kîmyaya LiFePO4 di 3000-5000 dewreyan de jiyana çerxa herî dirêj pêşkêşî dike, dema ku oksîda kobaltê ya lîtium standard bi gelemperî 500-1000 dewran dide ber windabûna kapasîteya girîng.

Hemî bataryayên lîtiumê ji ber reaksiyonên kîmyewî yên nedilxwaz ku di dema bêhnvedanê de jî diqewimin dikevin kalîteya salnameyê. Danîna bataryayên li germahiyên bilind an barkirina tam vê hilweşandinê bileztir dike. Ji bo encamên çêtirîn di dema hilanînê de, 40-50% bar bikin û li hawîrdorek sar bimînin. Pîleyek ku bi rêkûpêk hatî hilanîn dikare piştî salekê ji% 95 kapasîteya xwe bigire.

Ev ferq gelek mirovan dişewitîne.Pîlê lîtium çi yebi gelemperî şaneyên seretayî (ne-veşarjkirî) yên ku lîtiumê metalîk bikar tînin vedibêje. Bataryayên lîtium-îyonê ji nû ve têne şarjkirin û lîtyuma metalîk di xwe de nagirin-tenê lîtium di forma îyonî de ku di nav materyalên elektrodê de tê hilanîn. Du celeb ji ber voltajên cihêreng û kîmya navxweyî nayên guheztin.

Lithium Rechargeable

Teknolojiya battera lîtiumê ya veşarjkirî bi lez pêşde diçe. Lêkolîna li ser elektrolîtên hişk ên-dewletê bi jinavbirina elektrolîtên şilavê yên şewatandî soza enerjiyê bilindtir û ewlehiya çêtir dide. Anodên silicon dikarin kapasîteya 30-40% li ser grafîta kevneşopî zêde bikin. Kîmyaya lîtium-sulfurê dibe ku di dawiyê de zencîreyên enerjiyê yên ku ji 500 Wh/kg derbas dibin, teknolojiya heyî hema hema du qat bidest bixe.

Van bataryayên ku em enerjiya elektrîkê hildigirin û bikar tînin bi bingehîn guhezandine. Ji-telefonên bêsînor bigire heya tesîsên torê-, teknolojiya lîtiumê ya ji nû ve tê şarjkirin rê dide şêwazên jiyanê yên nûjen ên mobîl û yên nûjen-. Tevhevbûna teknolojiyê ya tîrêjiya enerjiya bilind, lêçûnek maqûl, û bargiraniyê ew kiriye çareseriya hilanîna enerjiyê ya serdest di nav bêhejmar sepanan de. Her ku pîvanên hilberînê her ku diçe zêde dibin û kîmyewiyên nû derdikevin holê, bataryayên lîtiumê yên dakêşbar dê bi dehsalên pêş de amûr û wesayîtên me hêzdar bikin.