Blý-sýrur rafhlöður og litíumjónarafhlöður

Við skulum kanna muninn á litíumjónarafhlöðum og blý-sýru rafhlöðum. Bæði blý-sýrur rafhlöður og litíumjónarafhlöður eru mjög algengar afritunarorkuuppsprettur. Þegar þú velur hvaða rafhlöðu er betra fyrir tækjaforritið þitt þarftu að huga að mörgum þáttum eins og spennu, getu, fjölda lotna osfrv. Vegna mismunandi einkenna rafhlöðanna tveggja.

Efnafræði og uppbygging
Litíumjónarafhlöður
Vinnureglan um litíumjónarafhlöður er byggð á afturkræfum rafefnafræðilegum viðbrögðum milli tveggja rafskauta (rafskauta og bakskauts) í salta. Rafskautefnin sem notuð eru í litíumjónarafhlöðum eru venjulega litíumsambönd (til dæmis litíum kóbaltoxíð, litíum járnfosfat osfrv.), Og raflausnin er ekki vatnshljóð (lífrænt leysir sem innihalda litíumsölt). Rafskautin eru venjulega þunn lög á leiðandi undirlag, sem gerir kleift að þétta orkuþéttleika.

Skematísk skýringarmynd af litíum rafhlöðuviðbrögðum Málsmynd af litíum rafhlöðuviðbrögðum
Neikvæða rafskautið er venjulega úr grafít. Geymslan í litíumjónarafhlöðu geymir litíumjónir (Li⁺) við hleðslu og litíumjónir fara frá rafskautinu að bakskautinu við útskrift. Jákvæð rafskaut er einnig venjulega úr grafít. Bakskautið í litíumjónarafhlöðu geymir litíumjónir (li⁺) við hleðslu og litíumjónir fara frá rafskautinu að bakskautinu við útskrift.

Við hleðslu fara litíumjónir frá bakskautinu í gegnum salta og intercalate (fellt) í rafskautaverkefnið. Við losun snýr ferlið við: litíumjónir fara frá rafskautinu í gegnum salta að bakskautinu. Meðan litíumjónir flytjast um salta, renna rafeindir í gegnum ytri hringrás og búa til rafstraum sem getur rafmagnstæki.

Blý-sýru rafhlöður
Vinnureglan um blý-sýru rafhlöður felur í sér rafefnafræðilega viðbrögð milli blý og blý díoxíð rafskauta í brennisteinssýru salta, sem veitir áreiðanlega raforkuuppsprettu. Vegna einkenna blý byggð efnafræði hafa blý-sýrur rafhlöður þykkar og fyrirferðarmiklar rafskaut.

Skematísk skýringarmynd af blý-sýru rafhlöðuviðbragðs skýringarmynd af blý-sýru rafhlöðuviðbrögðum
Orkuþéttleiki
Litíumjónarafhlöður hafa yfirleitt meiri orkuþéttleika en rafhlöður rafhlöður. Þetta þýðir að það getur geymt meiri orku á rúmmál eða þyngd einingar, sem gerir þau léttari og samningur fyrir sömu orkugetu.

Volumetric orkuþéttleiki litíumjónarafhlöður er verulega hærri en blý-sýru rafhlöður. Þetta þýðir að litíumjónarafhlöður geta geymt meiri orku á rúmmál einingar, sem gerir kleift að smíða, samningur rafhlöðupakkninga.

Orkuþéttleiki blý-sýru rafhlöður er lægri en litíumjónarafhlöður, sem leiðir til stærri og þyngri rafhlöður fyrir sömu orkugeymslu.

Sömuleiðis hafa litíumjónarafhlöður hærri þyngdaraflsþéttleika en blý-sýru rafhlöður. Þetta hefur í för með sér léttari rafhlöðupakka fyrir tiltekna orkugetu, sem skiptir sköpum í forritum þar sem þyngd er áhyggjuefni, svo sem rafknúin ökutæki.

Cycle Life
Hringrás líftíma rafhlöðu vísar til fjölda hleðslu- og losunarferða sem það getur gengist undir áður en afkastageta hans lækkar niður á tiltekið stig.

Litíumjónarafhlöður hafa venjulega lengri hringrásarlífi en blý-sýru rafhlöður. Það fer eftir sérstökum efnafræði og notkunarskilyrðum, litíumjónarafhlöður þolir hundruð til þúsundir hleðslu- og losunarlotna.

Blý-sýrur rafhlöður, þó harðgerar, hafi venjulega styttri hringrásarlíf, sérstaklega þegar þær eru háðar djúpri losun.

Litíumjónarafhlöður eru hentugur fyrir forrit sem krefjast langrar hringrásar, mikils orkuþéttleika og léttar, svo sem rafknúin ökutæki, flytjanleg rafeindatækni og orkugeymsla. Blý-sýru rafhlöður eru áfram samkeppnishæfar í forritum þar sem hagkvæmni, áreiðanleiki og núverandi endurvinnsluinnviði eru mikilvæg, svo sem bifreiðar rafhlöður og truflanir afritunarkerfi.

Losunarhraði
Losunarhraði rafhlöðu vísar til þess hraða sem hann losar geymda orku, venjulega mældur sem C-hlutfall.

Litíumjónarafhlöður eru færar um háan losunarhraða, venjulega á bilinu 1C til 2C eða hærri, allt eftir efnafræði og hönnun. Jafnvel við háa losunarhraða er spenna og afkastageta litíumjónarafhlöður tiltölulega stöðug, sem er mikilvæg fyrir forrit sem krefjast tafarlausrar mikillar afköst eða viðvarandi mikil afköst.

Blý-sýrur rafhlöður eru yfirleitt ekki hentugir fyrir háar losunarhraða. Algengt losunarhlutfall fyrir blý-sýru rafhlöður eru allt frá 0. 0 5c til 0. Einhver aðalfundur (frásogað gler teppi) eða afkastamikil blý-sýru rafhlöður geta séð um hóflega losunarhraða allt að 0,5C eða aðeins hærra.

Við háan losunarhraða geta blý-sýrur rafhlöður upplifað spennufall og minnkun getu, en litíumjónarafhlöður eru með stöðugan losunarhraða, sem smám saman lækkar í 60% fyrir blý-sýru rafhlöður. Þessi takmörkun gerir blý-sýru rafhlöður sem henta minna fyrir forrit sem krefjast skjótrar orku losunar eða mikilla aflþörf.

Blý-sýru rafhlöður henta betur fyrir forrit sem krefjast miðlungs losunarhraða, svo sem rafhlöður fyrir bifreiðar, öryggisafritunarkerfi og truflanir. Vegna spennufalls og minni skilvirkni við mikla losunarhraða eru þau minna árangursrík í notkun sem krefst skjótrar losunar.

Litíumjónarafhlöður eru betri en blý-sýrur rafhlöður á háu losunarhraða. Þeir geta skilað umtalsverðum afköstum fljótt og skilvirkt og henta fyrir forrit sem krefjast mikillar raforku, svo sem rafknúinna ökutækja, rafmagnsverkfæra og iðnaðarbúnaðar.

Losunarspenna
Litíumjónarafhlöður viðhalda tiltölulega stöðugu spennu fyrir mestan hluta losunarhringsins, þar til nálægt lok afkastagetu. Þetta gerir þau hentug fyrir forrit sem krefjast stöðugrar spennu og stöðugrar afköst.

Blý-sýrur rafhlöður eru með lægri nafnspennu á hverja frumu en litíumjónarafhlöður. Við losun minnkar spenna þeirra smám saman, sérstaklega nálægt lok afkastagetu. Þetta einkenni er algengt í forritum þar sem rafhlöðuspennusviðið og losunareinkenni eru lykilatriði.

Í hagnýtum forritum getur skilningur á þessum spennueinkennum hjálpað til við að velja viðeigandi rafhlöðutegund byggða á spennuþörfum, losunareinkennum og heildarvæntingum.

Hleðslueinkenni
Hægt er að hlaða litíumjónarafhlöður fljótt og sumar tegundir af litíumjónarafhlöðum eru færar um að hlaða hratt án verulegs tjóns. Þeir hafa einnig lægri sjálfstætt útskilnað en blý-sýrur rafhlöður.

Blý-sýrur rafhlöður hleðst yfirleitt hægar en litíumjónarafhlöður, sérstaklega þegar þeir eru nálægt fullri hleðslu. Hröð hleðsla getur valdið upphitun og þarfnast vandaðs eftirlits.

Sem dæmi má nefna að 3 0 00 Milliamp klukkustund (mAH) litíumjónarafhlöðu sem hlaðin var við 1500 millips (1.5a) myndi fræðilega taka um það bil 2 klukkustundir að hlaða að fullu (miðað við 1C hleðsluhraða). A 12- volt blý-sýru rafhlöðu með afkastagetu 100 ampere tíma (AH) myndi taka um það bil 10 klukkustundir að hlaða að fullu með hleðsluhraða 10 magnara (um það bil 0,1C).

Hitastigáhrif
Litíumjónarafhlöður standa sig best við hitastig á bilinu 0 gráðu til 45 gráðu (32 gráðu F til 113 gráðu f). Blý-sýru rafhlöður eru umburðarlyndari fyrir öfgar hitastigs en litíumjónarafhlöður. Þeir geta starfað á áhrifaríkan hátt á bilinu -20 gráðu í 50 gráðu (-4 gráðu f til 122 gráðu f).

Litíumjónarafhlöður eru næmari fyrir öfgum hitastigs og þurfa vandlega hitastjórnun til að tryggja öryggi og ákjósanlegan afköst. Kalt hitastig (undir 0 gráðu) getur dregið tímabundið úr getu og afköst rafhlöðu. Mjög lágt hitastig getur valdið því að rafhlaðan verður hæg og hleðsla eða losun við mjög lágt hitastig getur valdið óafturkræfu tjóni.

Leiðasýrur rafhlöður eru með breiðara hitastigssvið og eru betur fær um að standast bæði hátt og lágt hitastig. Þrátt fyrir að blý-sýrur rafhlöður séu betur færir um að standast hátt hitastig, getur ofhitnun samt flýtt fyrir öldrun rafhlöðunnar og aukið vatnstap.

Báðar gerðir rafhlöðunnar þurfa eftirlit og viðloðun við hitastigsleiðbeiningar til að tryggja örugga notkun og lengd líf.

Forrit og notkun
Litíumjónarafhlöður eru mikið notaðar í flytjanlegum rafeindatækjum, rafknúnum ökutækjum og orkugeymslukerfi vegna mikils orkuþéttleika þeirra, sem krefjast hámarks orku á rúmmál einingar eða þyngd.

Litíumjónarafhlöður eru almennt notaðar í flytjanlegum rafeindatækjum (td fartölvur, snjallsímar), rafknúin ökutæki (EVs) og endurnýjanleg orkugeymslukerfi vegna mikillar orkuþéttleika þeirra og lítillar þyngdar.

Aðalsýru rafhlöður eru venjulega notaðar í bifreiðar byrjunarrafhlöðum, afritunarorkukerfum (UPS) og iðnaðarforritum (td lyftara, golfvagnar) vegna endingu þeirra, litlum tilkostnaði og hæfi fyrir mikla núverandi framleiðslu. Þrátt fyrir minni orkuþéttleika eru blý-sýrur rafhlöður samkeppnishæfir í forritum þar sem hagkvæmni, endingu og núverandi endurvinnslu- og förgun innviði hafa forgang yfir þyngd og rúmmáli.

Viðhald
Litíumjónarafhlöður þurfa yfirleitt minna viðhald en blý-sýru rafhlöður. Þeir þurfa ekki saltaeftirlit eða reglubundna jöfnunargjald. Almennt er auðveldara að setja litíumjónarafhlöður vegna léttrar þyngdar, samsettra stærð og sveigjanlegrar festingar. Þeir þurfa minni burðarvirki og hafa lægri loftræstikröfur en blý-sýru rafhlöður.

Blý-sýrur rafhlöður þurfa reglulega viðhald, svo sem að athuga raflausnarmagn, sérþyngd og tryggja rétta hleðslu til að koma í veg fyrir brennistein. Vegna mikillar þyngdar og losunar lofttegunda við hleðslu þurfa blý-sýrur rafhlöður traustan uppbyggingu og fullnægjandi loftræstingu. Að auki þurfa þeir sérstakar viðhaldsheimsóknir fyrir reglubundnar skoðanir og þjónustu.

Yfirlit
Þegar þú velur á milli litíumjónar og blý-sýru rafhlöður skaltu íhuga sérstakar notkunarþörf, þ.mt aflþörf, rýmisþröng, kostnaðarsjónarmið og umhverfisþætti. Hver rafhlöðugerð hefur einstaka kosti sem gera það hentugt fyrir mismunandi atvinnugreinar og forrit.