Lithiumioner ved anoden bev\u00e6ger sig gennem en elektrolyt for at n\u00e5 katoden, hvor de kombineres med elektroner for at generere en elektrisk ladning, der g\u00f8r det muligt at levere str\u00f8m, n\u00e5r det er n\u00f8dvendigt. Dette skaber batteriets unikke str\u00f8mforsyningssystem.<\/p>\n
De seneste fremskridt inden for valg af siliciumanodemateriale har til form\u00e5l at forhindre, at Li-ioner bliver fanget i elektrolytv\u00e6ggene og forbedre deres reversibilitet [155].<\/p>\n
Litiumbatterier giver str\u00f8m til millioner af liv hver dag - fra b\u00e6rbare computere og mobiltelefoner til hybrid- og elbiler. Deres fordele sp\u00e6nder fra h\u00f8j energit\u00e6thed, lav v\u00e6gt, hurtige opladningshastigheder og l\u00e6ngere levetid end blybatterier. N\u00f8glen til at forl\u00e6nge litiumbatteriers levetid ligger i at forst\u00e5, hvordan dit litiumbatteri nedbrydes over tid, og tage proaktive forholdsregler for at forl\u00e6nge det - det inkluderer at forst\u00e5, hvilken type litiumbatteri der har brug for mere specifik pleje med hensyn til opladningshastighed, afladningsdybde, belastning osv - plus at undg\u00e5 almindelige fejl s\u00e5som overopladning og ophold ved h\u00f8je temperaturer.<\/p>\n
Li-ion-batterier mister gradvist kapacitet over tid p\u00e5 grund af kemiske reaktioner, der nedbryder elektroder og elektrolyt, \u00f8ger den interne modstand og forkorter driftstiden. Denne proces finder sted, uanset om dit batteri cykler regelm\u00e6ssigt eller st\u00e5r ubrugt hen - men regelm\u00e6ssige cyklusser og opbevaring ved en k\u00f8lig temperatur kan hj\u00e6lpe med at bremse denne nedbrydningsproces betydeligt.<\/p>\n
Litiumbatteriers cyklusantal afh\u00e6nger af opladnings- og afladningsforhold samt driftstemperatur. Forbrugerenheder oplader dem typisk til 4,20 V pr. celle for at maksimere kapacitet og driftstid; industrielle anvendelser bruger dog ofte lavere sp\u00e6ndingsgr\u00e6nser som dem, der findes i satellitter eller elektriske k\u00f8ret\u00f8jer for at \u00f8ge levetiden.<\/p>\n
For at f\u00e5 optimal batterilevetid skal du undg\u00e5 hurtigopladere, da de hurtigt opvarmer og nedbryder batterierne. Begr\u00e6ns desuden, hvor ofte du aflader det, da det \u00f8ger dets indre modstand og forkorter driftstiden og cykluslevetiden.<\/p>\n
Ionics lithiumbatterier har en gennemsnitlig levetid p\u00e5 3.000 til 5.000 fulde cyklusser med 80% kapacitet tilbage, hvilket opn\u00e5s ved kun at bruge lithiumjernfosfat (LiFePO4)-materialer af h\u00f8jeste kvalitet, der er designet til kompatibilitet med forskellige belastninger og opladere, og Bluetooth-overv\u00e5gning, der giver oplysninger om opladningstilstand i realtid og beregner resterende driftstid - hvilket giver vores marinekunder ro i sindet, n\u00e5r de planl\u00e6gger fremad og skal bruge deres batteri, n\u00e5r de har mest brug for det.<\/p>\n
Litiumbatterier er meget energit\u00e6tte, hvilket betyder, at de lagrer en betydelig m\u00e6ngde str\u00f8m p\u00e5 lidt plads (for at citere professor Paul Christensen). For at omdanne kemisk energi til elektrisk str\u00f8m skal litiumioner bev\u00e6ge sig mellem en anode og en katode gennem en por\u00f8s anode-katode-separator og et elektrolytlag; gentagen opladning og afladning vil forbedre ydeevnen betydeligt over tid.<\/p>\n
Der findes forskellige slags genopladelige litiumbatterier p\u00e5 markedet, som hver is\u00e6r har deres egen interne kemi. Nogle koster m\u00e5ske mere end andre, men alle har h\u00f8jere energit\u00e6thed end blybatterier - hvilket betyder, at de kan lagre mere elektrisk ladning pr. kg eller volumen og derfor giver l\u00e6ngere r\u00e6kkevidde eller flere timers brug af elv\u00e6rkt\u00f8j uden at \u00f8ge st\u00f8rrelsen eller v\u00e6gten v\u00e6sentligt.<\/p>\n
Batteriteknologien er i konstant udvikling, og forskere leder hele tiden efter m\u00e5der at forbedre eksisterende komponenter p\u00e5. Professor Corie Cobb fra ME og hendes forskning i Integrated Fabrication Lab fokuserer p\u00e5 at designe 3D-elektrodearkitekturer, der str\u00f8mliner batterifremstillingen; J Devin MacKenzie fra b\u00e5de ME og MSE-fakultetet (Materials Science & Engineering) udforsker ogs\u00e5 strukturelt konstruerede antimonlegeringer som batterimaterialer.<\/p>\n
Energit\u00e6thed er en af de vigtigste parametre for ethvert batteri. Den m\u00e5ler, hvor meget energi en celle eller et batteri kan indeholde pr. masse- eller volumenenhed, hvilket g\u00f8r den s\u00e6rlig kritisk i applikationer som f.eks. elbiler, der har brug for lang r\u00e6kkevidde med h\u00e5ndterbare krav til v\u00e6gt og st\u00f8rrelse.<\/p>\n
Batterier med h\u00f8jere energit\u00e6thed giver l\u00e6ngere driftstid, f\u00f8r de skal genoplades, hvilket hj\u00e6lper med at reducere br\u00e6ndstofforbruget og vedligeholdelsesomkostningerne, samtidig med at mindre batterier passer bedre ind i k\u00f8ret\u00f8jsdesignet og giver mere kraft til acceleration eller opgaver med h\u00f8j belastning.<\/p>\n
Batterier med h\u00f8jere energit\u00e6thed kan reducere deres samlede st\u00f8rrelse og v\u00e6gt betydeligt, hvilket g\u00f8r dem s\u00e6rligt nyttige til b\u00e6rbar elektronik og elektriske k\u00f8ret\u00f8jer, hvor hvert eneste kilo t\u00e6ller. Desv\u00e6rre kan batterier med h\u00f8j energit\u00e6thed have mindre end ideelle sp\u00e6ndingsprofiler til visse anvendelser og giver m\u00e5ske ikke et hurtigt str\u00f8mudbrud, n\u00e5r det er n\u00f8dvendigt.<\/p>\n
Efterh\u00e5nden som flere og flere g\u00e5r over til elbiler, stiger eftersp\u00f8rgslen efter litiumbatterier, der oplades hurtigt. Mens traditionelle blybatterier kun n\u00e5r en afladningsdybde p\u00e5 50%, har litium-ion-batterier en afladningsdybde p\u00e5 99%, hvilket g\u00f8r dem ideelle til str\u00f8mkr\u00e6vende anvendelser som elbiler. Deres hurtigere opladningshastighed resulterer ogs\u00e5 i kortere genopladningstider.<\/p>\n
Litium-ion-batterier bruger to elektroder, der best\u00e5r af henholdsvis metaloxid og por\u00f8st kulstof, til at lagre energi. Under opladning bev\u00e6ger ioner sig frit mellem disse elektroder gennem en elektrolyt og en separator; ved afladning gennemg\u00e5r anoden oxidation og tab af elektroner, og ved genopladning vender de tilbage til katoden, og denne cyklus forts\u00e6tter i det uendelige.<\/p>\n
Ingeni\u00f8rer har udviklet materialer som f.eks. silicium-, germanium- og antimonlegeringer, der bedre kan lagre litiumioner end grafitanoder ved at interkalere disse ioner mellem lag af grafen. Desv\u00e6rre \u00e6ndrer disse legeringsmaterialer sig fysisk under opladnings- og afladningscyklusser, hvilket kan f\u00f8re til tab af ydeevne eller fejl.<\/p>\n
Forskere fra Cornell University har opdaget en metode til at minimere \u00e6ndringer i fysisk volumen, hvilket muligg\u00f8r h\u00f8jtydende litiumbatterier med hurtigere opladningshastigheder. Ved at tilf\u00f8je indium (som normalt bruges til bel\u00e6gninger p\u00e5 ber\u00f8ringsf\u00f8lsomme sk\u00e6rme) reducerede deres team energibarriererne mellem elektroderne, hvilket gjorde det lettere for ioner at bev\u00e6ge sig mellem elektroderne.<\/p>\n
Forskerne advarede om, at det er vigtigt at v\u00e6re opm\u00e6rksom p\u00e5 de ulemper, der er forbundet med hurtig opladning. Hurtigere opladning kr\u00e6ver betydeligt h\u00f8jere str\u00f8m og effekt, hvilket kan reducere batteriets levetid betydeligt - dette var is\u00e6r udbredt blandt litium-ion-batterier.<\/p>\n
Eksperter anbefaler, at man f\u00f8lger de anbefalede opladningshastigheder fra batteriproducenterne for at maksimere batteriets levetid, og det anbefales, at Power Cells oplades ved 1C for at sikre, at deres anode og katode ikke uds\u00e6ttes for oversp\u00e6nding; men for elbilister er det m\u00e5ske ikke altid muligt p\u00e5 grund af de begr\u00e6nsede k\u00f8reafstande, der er mulige med litium-ion-batterier.<\/p>\n
Litiumbatterier har mange fordele i forhold til blybatterier, bl.a. p\u00e5 omkostningssiden. Da litiumceller holder l\u00e6ngere, vejer mindre og arbejder mere effektivt, g\u00f8r deres omkostningseffektive natur dem til den bedste investering over tid - og sparer dig penge ved hvert k\u00f8b eller hver udskiftning samt p\u00e5 br\u00e6ndstof til motorer eller generatorer.<\/p>\n
Litium-ion-batterier er blevet en utrolig popul\u00e6r str\u00f8mkilde til forbrugerelektronik, hybridbiler og elbiler p\u00e5 grund af deres lette v\u00e6gt og h\u00f8je energit\u00e6thed. Deres design giver mulighed for at \u00f8ge kapaciteten, samtidig med at det f\u00f8rer til betydelige omkostningsreduktioner. Dette design har resulteret i, at kapaciteten er blevet \u00f8get, samtidig med at omkostningerne er blevet reduceret betydeligt.<\/p>\n
Efterh\u00e5nden som teknologien har udviklet sig, har producenterne v\u00e6ret i stand til at reducere omkostningerne yderligere ved at bruge bedre materialer og optimere produktionsprocesserne. Lean-produktionsmetoder, der fokuserer p\u00e5 at minimere spild og samtidig optimere produktiviteten, er s\u00e6rligt lovende metoder til at nedbringe omkostningerne i forbindelse med batteriproduktion.<\/p>\n
Sikkerhedssp\u00f8rgsm\u00e5l er stadig en af de st\u00f8rste hindringer for udbredelsen af litium-ion-batterier, med termisk l\u00f8bsk (en r\u00e6kke kemiske reaktioner, der f\u00f8rer til brand) som en af de vigtigste. Litium-ion-batterier kan v\u00e6re modtagelige for dette problem, hvis deres katoder eller anoder udvikler revner eller kortslutninger; men forbedringer i cellekemi og emballageteknologier har gjort disse batterier mere sikre end nogensinde.<\/p>\n
Litium-ion-batterier er blevet det foretrukne valg til UPS-applikationer p\u00e5 grund af deres lavere samlede ejeromkostninger, is\u00e6r med trefasede UPS-enheder, der har tendens til at v\u00e6re st\u00f8rre og dyrere end deres enfasede modstykker.<\/p>\n
Efterh\u00e5nden som litiumindustrien udvikler sig, \u00e5bner nye innovationer som t\u00f8r litiumpolymer op for sp\u00e6ndende nye muligheder for batterikemier og -design. Disse fremskridt lover l\u00e6ngere cykluslevetider med dybere afladningsdybder uden risiko for termisk runaway eller andre sikkerhedsproblemer - hvilket betyder, at vi m\u00e5ske vil se litium-ion-batterier blive endnu mere udbredte i applikationer end tidligere.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Lithium ions at the anode travel through an electrolyte to reach the cathode, where they combine with electrons to generate an electrical charge that allows it to provide power when required. This creates the battery’s unique power supply system. Recent advances in silicon anode material selection aim to prevent Li-ions from being trapped within electrolyte …<\/p>\n