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什么是锂离子电池

什么是锂离子电池

锂离子电池是一种流行的电池化学类型。这些电池的一个主要优点是它们是可充电的。由于此功能,它们出现在当今大多数使用电池的消费设备中。它们可以在电话、电动汽车和电池供电的高尔夫球车中找到。

 

锂离子电池如何工作?

锂离子电池由一节或多节锂离子电池组成。它们还包含一个保护电路板,以防止过度充电。一旦安装在带有保护电路板的外壳中,这些电池就称为电池。

 

锂离子电池和锂电池一样吗?

不会。锂电池和锂离子电池有很大不同。主要区别在于后者是可充电的。另一个主要区别是保质期。锂电池在不使用的情况下可持续使用长达 12 年,而锂离子电池的保质期长达 3 年。

 

锂离子电池的关键部件有哪些

锂离子电池有四个主要部件。这些都是:

阳极

阳极允许电力从电池转移到外部电路。给电池充电时它还会储存锂离子。

阴极

阴极决定电池的容量和电压。电池放电时会产生锂离子。

电解质

电解质是一种材料,充当锂离子在阴极和阳极之间移动的导管。它由盐类、添加剂和各种溶剂组成。

分离器

锂离子电池的最后一个部件是隔膜。它充当物理屏障,将阴极和阳极分开。

锂离子电池的工作原理是通过电解质将锂离子从阴极移动到阳极,反之亦然。当离子移动时,它们会激活阳极中的自由电子,从而在正极集电器上产生电荷。这些电子流经手机或高尔夫球车等设备,到达负极收集器,然后返回阴极。电池内部的电子自由流动被隔膜阻止,迫使它们流向触点。

当你给锂离子电池充电时,阴极会释放锂离子,它们会向阳极移动。放电时,锂离子从阳极移动到阴极,从而产生电流。

 

锂离子电池是什么时候发明的?

锂离子电池最初是由英国化学家 Stanley Whittingham 在 70 年代提出的。在他的实验中,科学家们研究了可以自行充电的电池的各种化学成分。他的第一次试验使用二硫化钛和锂作为电极。然而,电池会短路并爆炸。

八十年代,另一位科学家约翰·B·古迪纳夫 (John B. Goodenough) 接受了这一挑战。不久之后,日本化学家吉野彰开始研究这项技术。吉野和古迪纳夫证明锂金属是爆炸的主要原因。

20 世纪 90 年代,锂离子技术开始受到关注,并在 20 世纪末迅速成为流行的电源。这标志着索尼首次将该技术商业化。锂电池糟糕的安全记录促使了锂离子电池的发展。

虽然锂电池可以保持较高的能量密度,但在充电和放电过程中并不安全。另一方面,当用户遵守基本安全准则时,锂离子电池的充电和放电是相当安全的。

什么是锂离子电池

什么是最好的锂离子化学?

锂离子电池化学成分有多种类型。市售的有:

  • 钛酸锂
  • 镍钴铝酸锂
  • 镍钴锰酸锂
  • 锰酸锂 (LMO)
  • 钴酸锂
  • 磷酸铁锂 (LiFePO4)

锂离子电池的化学成分有很多种。每一种都有其优点和缺点。但是,有些仅适用于特定用例。因此,您选择的类型将取决于您的电力需求、预算、安全容差和特定用例。

然而,LiFePO4 电池是最商业化的选择。这些电池包含石墨碳电极作为阳极,磷酸盐作为阴极。它们的循环寿命长达 10,000 次。

此外,它们还具有出色的热稳定性,可以安全地应对短暂的需求激增。LiFePO4 电池的额定热失控阈值高达 510 华氏度,是所有商用锂离子电池类型中最高的。

 

磷酸铁锂电池的优点

与铅酸等锂基电池相比,磷酸铁锂电池具有巨大的优势。它们可以高效充电和放电,使用寿命更长,并且可以深度循环克莱而不损失容量。这些优点意味着与其他类型的电池相比,这些电池在其使用寿命内可以节省大量成本。下面来看看这些电池在低速动力车辆和工业设备中的具体优势。

 

低速车辆中的磷酸铁锂电池

低速电动汽车 (LEV) 是重量低于 3000 磅的四轮车辆。它们由电池供电,这使得它们成为高尔夫球车和其他娱乐用途的热门选择。

在为 LEV 选择电池选项时,最重要的考虑因素之一是使用寿命。例如,电池供电的高尔夫球车应该有足够的电力绕 18 洞高尔夫球场行驶,而无需充电。

另一个重要的考虑因素是维护计划。好的电池应该不需要维护,以确保您最大限度地享受休闲活动。

电池还应该能够在不同的天气条件下运行。例如,它应该允许您在炎热的夏季和气温下降的秋季打高尔夫球。

好的电池还应该配备一个控制系统,确保电池不会过热或过冷,从而降低其容量。

ROYPOW 是满足所有这些基本但重要条件的最佳品牌之一。他们的 LiFePO4 锂电池系列的额定温度为 4°F 至 131°F。这些电池配有内置电池管理系统,并且非常易于安装。

 

锂离子电池的工业应用

锂离子电池是工业应用中的流行选择。最常用的化学电池是 LiFePO4 电池。使用这些电池的一些最常见的设备是:

  • 窄通道叉车
  • 平衡重叉车
  • 三轮叉车
  • 步行式堆垛机
  • 末端和中心骑手

锂离子电池在工业环境中越来越受欢迎的原因有很多。主要有:

 

高容量和长寿命

与铅酸电池相比,锂离子电池具有更大的能量密度和更长的使用寿命。它们的重量可以达到三分之一,并提供相同的输出。

它们的生命周期是另一个主要优势。对于工业运营来说,目标是将短期经常性成本保持在最低限度。使用锂离子电池,叉车电池的使用寿命可以延长三倍,从长远来看可以节省大量成本。

它们还可以在高达 80% 的更大放电深度下运行,而不会对其容量产生任何影响。这还有一个优点,就是节省时间。操作不需要中途停止来更换电池,这可以在足够长的时间内节省数千工时。

 

高速充电

对于工业铅酸电池,正常充电时间约为八小时。这相当于整个 8 小时轮班期间电池无法使用。因此,管理人员必须考虑到这种停机时间并购买额外的电池。

对于磷酸铁锂电池来说,这不是一个挑战。一个很好的例子是ROYPOW工业LifePO4锂电池,其充电速度比铅酸电池快四倍。另一个好处是能够在放电期间保持高效。铅酸电池在放电时通常会出现性能滞后的情况。

得益于高效的电池管理系统,ROYPOW 系列工业电池也不存在内存问题。铅酸电池经常遇到这个问题,这可能导致无法达到满容量。

随着时间的推移,它会导致硫酸盐化,从而使它们本来就很短的寿命缩短一半。当铅酸电池在未充满电的情况下存放时,经常会出现此问题。锂电池可以短时间充电并以任何高于零的容量存储,没有任何问题。

 

安全与操作

LiFePO4电池在工业环境中具有巨大的优势。首先,它们具有出色的热稳定性。这些电池可在高达 131°F 的温度下运行而不会受到任何损坏。在相似的温度下,铅酸电池将损失高达 80% 的生命周期。

另一个问题是电池的重量。对于类似的电池容量,铅酸电池的重量明显更重。因此,他们通常需要特定的设备和更长的安装时间,这可能会导致工作上花费的工时更少。

另一个问题是工人的安全。一般来说,LiFePO4电池比铅酸电池更安全。根据 OSHA 指南,铅酸电池必须存放在特殊的房间内,并配备旨在消除危险烟雾的设备。这给工业运营带来了额外的成本和复杂性。

 

结论

锂离子电池在工业环境和低速电动汽车中具有明显的优势。它们的使用寿命更长,从而为用户节省金钱。这些电池也是零维护的,这在节省成本至关重要的工业环境中尤其重要。

 

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埃里克·麦纳

Eric Maina 是一位拥有 5 年以上经验的自由内容作家。他对锂电池技术和储能系统充满热情。

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