Liitiumioonist autoaku

Elektriautode elektrienergiat annavad liitiumakud. Nad pakuvad turul parimat energiatihedust, minimaalse enesepuhastuse määraga ning vastavad rangetele rahvusvahelistele ohutusstandarditele.

Patareid sisaldavad kahte elektroodi - ühte negatiivset ja ühte positiivset -, mis on sukeldatud elektrit juhtivasse elektrolüütvedelikku, mida nimetatakse anoodi- ja katoodilahuseks. Tühjenemise ajal voolavad elektronid negatiivsest elektroodist positiivsesse.

Turvalisus

Liitium-ioonakud toidavad meie nutitelefone, sülearvuteid, elektriautosid, e-skootereid ja jalgrattaid, samuti suitsuandureid, mänguasju ning mitmesuguseid seadmeid ja seadmeid. Kahjuks võivad liitium-ioonakud kahjustatud või väärkasutamisel põhjustada tulekahju või plahvatuse; enda kaitsmiseks on oluline jälgida nende kasutamist selliste nähtude nagu paisumine, sumisev heli või kummaline lõhn. Kui see ilmneb, siis lõpetage kohe aku/laduri kasutamine ja järgige oma kodu hädaolukorra lahendamise plaani, et võtta asjakohaseid meetmeid.

Liitium-ioonakusid tuleb alati ettevaatlikult käsitseda nende laadimise või tühjendamise ajal, et vältida lühiseid, mis võivad põhjustada termilist läbipõlemist ja tulekahju, seega on väga oluline, et hoiustate neid eemal põlevatest materjalidest, näiteks paberist. Lisaks tuleb vältida ka mehaanilisi kahjustusi, kui te töötate oma sõidukiga.

Kuigi need ohud on olemas, on viimasel ajal tehtud edusamme elektriautode akude ohutuse ja konstruktsiooni valdkonnas. Mõned tootjad on välja töötanud liitiumioonakud, millel on poorne separaator, et vältida anoodi ja katoodi kokkupuudet; lisaks kasutavad nad akujuhtimissüsteeme (BMS), et jälgida aku tööd ja toimimist.

BMS-i ülesanne on säilitada akude asjakohane laadimistasakaal, et vältida üle- või alalaadimist, hoida ohutut temperatuuri turvalises temperatuurivahemikus ja kaitsta akusid kõrge rõhu eest, mis võib põhjustada plahvatusi või tulekahjusid.

Lisaks nendele ohutusmeetmetele on elektrisõidukite akud varustatud anduritega, mis tuvastavad termilisi või mehaanilisi kahjustusi, et teavitada pardadiagnostikasüsteemi, mis annab juhile märku ja kutsub teda üles külastama volitatud teeninduskeskust remondiks.

BMS ja muud turvaelemendid on olulised, kuid te peate võtma ka lisameetmeid, et pikendada oma elektriauto aku kestvust. Selleks kontrollige seda regulaarselt ja hoidke seda põlevate materjalide eest eemal; hoidke seda jahedas ja kuivas kohas, kui seda ei kasutata; eemaldage see võimalusel sõidukist pikaajaliseks säilitamiseks ja taaskasutage aku(d)/laadimisjuhe(d), mis vähendab oluliselt tulekahjuohtu.

Vastupidavus

Liitium-ioonaku tehnoloogia on kiiresti muutunud nii tarbeelektroonikas kui ka elektrisõidukites kasutatavaks energialahenduseks. Liitiumioonakud on traditsiooniliste plii- või nikkelkaadmiumakudega võrreldes suurema energiatihedusega, andes rohkem energiat pakendi kohta ja suurendades märkimisväärselt üldist tõhusust - tavaliselt viis korda rohkem kilogrammi kohta võrreldes pliiakudega.

Li-ioonakude elektroodid on valmistatud kihilistest kristallilistest ühenditest ning laadimise ja tühjendamise käigus liiguvad liitiumioonid nende kihtide vahel, mis on osa laadimis- ja tühjendusprotsessist. Pärast laadimist sisenevad need ioonid grafiitanoodidesse tühimike kaudu, et tekitada voolu, mis annab akule energiat - erinevalt nikkelkaadmium- või nikkel-metallhüdriid-akudest (Ni-MH), mis kasutavad elektrolüütilahust, kasutavad liitiumioonakud oma loomulikku elektrolüüti: ioonset vedelikku, milles nende elektroodid asuvad.

Liitiumioonakud kasutavad looduslikke elektrolüüte, mis võimaldavad liitiumioonidel liikuda katoodi ja anoodi vahel teatud tingimustel, muutes need ohutuks ja usaldusväärseks. Lisaks sellele on liitiumioonakud äärmiselt vastupidavad - nad suudavad läbida üle 2000 laadimis- ja tühjendustsükli ilma, et nende võimsus oluliselt halveneks, mis tähendab, et nad kestavad palju kauem kui traditsioonilised akud; Tesla sõidukitele antakse garantii, mis tagab kaheksa aastat või 100 000 kilomeetrit!

Liitium-ioonakud on väikesed ja kompaktsed, mistõttu on need ideaalsed energiaallikad paljudeks erinevateks kasutusaladeks. Alates käsiraadioist ja hädaolukorra taskulampidest kuni paatideni - liitiumioonakud annavad energiat, kui seda vajatakse, säilitades samal ajal oma laetuse pikema aja jooksul.

Liitiumioonakude vastupidavus sõltub mitmest tegurist, näiteks materjali koostisest ja raku struktuurist ning kasutatud lisaainete tüübist. Mõned liitiumakud sisaldavad olulisel määral niklit, mis suurendab võimsust, teised aga koobaltit või mangaani; materjali koostis mängib olulist rolli võimsuse, võimsuse, ohutuse, eluea ja kulude kaalutlustes - on oluline, et tarbijad ostaksid usaldusväärsetelt tootjatelt, kes järgivad kohalikke ja rahvusvahelisi akude ohutuseeskirju; lisaks on oluline, et akud oleksid varustatud kaitsvate eraldajatega ja tugevate akuhaldussüsteemidega, et saavutada maksimaalne jõudlus ja kuluefektiivsus.

Tulemuslikkus

Energiasalvestuseks kasutatavatest liitiumioonakudest on tänapäeval saanud üks kõige laialdasemalt kasutatavaid akusid, sest nende kerge konstruktsioon ja erakordne energiatihedus - kuni viis korda suurem kui pliiakude puhul - muudavad need väga atraktiivseks valikuvõimaluseks. Neil on madal enesepuhastuse määr ja suurem vastupidavus temperatuurikõikumistele kui teist tüüpi akudel, mistõttu on liitiumioonakud ideaalne valik elektrisõidukite, mobiilsete seadmete ja rakenduste jaoks, mis vajavad võimsaid, kuid vastupidavaid energiaallikaid.

Liitiumioonakud kasutavad elektrilaengu salvestamiseks kihilisi kristallilisi elektroode. Tühjenemise ajal liiguvad liitiumioonid kihtide vahel, täidavad tühimikud ja algatavad keemilisi reaktsioone, mis vabastavad salvestatud energia seadmete varustamiseks; laadimise ajal pöördub see protsess vastupidiseks ja vabastab salvestatud elektrienergia seadmete kaudu, laadides samal ajal akut tagasi, mis on pidev tsükkel, mida võib eluea jooksul korrata tuhandeid kordi.

Akud võivad läbida mitmesuguseid protsesse, mis põhjustavad nende jõudluse ja eluea halvenemist, sealhulgas tsüklilisuse ja ladustamise protsessid. Lagunemine mõjutab elutsükli jõudlust, samas kui sellele aitavad kaasa temperatuur, laadimisseisund ja tsüklilisuse sagedus. Äärmuslikel temperatuuridel võimendub mõju veelgi. Lisaks sellele võib kõrge temperatuur tekitada ohtlikke gaase, mis suurendavad akude sisetakistust või põhjustavad lühise.

Liitium-ioonakud on konstrueeritud laia töötemperatuurivahemikuga ja turvaelementidega, mis hoiavad ära sisemise lühise. Kuumuse tekkimise juhtimiseks tuleb tagada nõuetekohane ventilatsioon. Samuti tuleb kasutada head akujuhtimissüsteemi, et jälgida aku seisukorda ning üle- või alalaadimist.

Kuigi liitium-ioonakud elavad kauem kui pliiakud, vajavad nad siiski regulaarset hooldust, et töötada parimal võimalikul viisil. Enamik aku hooldustöid on lihtsad ja sirgjoonelised, kuid kui te teate, kuidas neid õigesti teha, aitab see pikendada aku eluiga ja vältida aku enda kahjustamist.

Liitium-ioonakud pakuvad veel ühe eelise: nende kiire laadimise kiirus vähendab laadimise kestust ja aitab autojuhil kütusekulusid kokku hoida. Mõned elektriautode tootjad pakuvad nüüd akuvahetusvõrke, mis võimaldavad tarbijatel vahetada tühjenenud liitiumioonakud täislaetud akude vastu vaid kahe minutiga!

Kulud

Liitium-ioonakud loodi esimest korda 1990ndatel aastatel kaasaskantavate elektroonikaseadmete jaoks ja sellest ajast alates on neist saanud paljude mobiilsete rakenduste, alates juhtmeta elektritööriistadest ja elektriautodest kuni suurte energiasalvestussüsteemideni, eelistatud energiaallikas. Liitiumioonakud pakuvad teiste akutehnoloogiate ees mitmeid eeliseid, sealhulgas suurt energiatihedust ja võimet taluda korduvaid täielikke tühjenemis- ja laadimistsükleid, samuti on neil madal enesepuhastuskiirus ilma mürgiste plii- või kaadmiumiheitmeteta.

Liitiumioonakud koosnevad kahest elektroodist, positiivsest ja negatiivsest. Orgaanilistest karbonaatidest, näiteks etüleen- või propüleenkarbonaadist koosnev mitteveeelektrolüüt on paigutatud polüpropüleenist korpusesse, et hoida eemal vett, saasteaineid või prahti; liitiumioonid liiguvad elektroodide vahel läbi separaatori. Pärast kasutamist ühendatakse positiivsed ja negatiivsed elektroodid välise juhtmekontuuri abil, et juhtida elektrit, kui seda vajatakse, ja laaditakse uuesti, kui nende sisemine vooluahel ühendatakse uuesti oma laadijaga.

Liitium-ioonakud maksavad raha peamiselt nende jaoks vajalike materjalide tõttu, mille kaevandamine ja transportimine on kallis. Muud tegurid, mis mõjutavad nende hinda, on tootmisvõimsus igas väärtusahela etapis, samuti nõudluse kasv EVde või muude rakenduste puhul; Bloomberg New Energy Finance'i analüüsi kohaselt maksavad EVde akupakid 2023. aastal eeldatavasti umbes $100 kWh kohta.

Liitiumioonakud pakuvad võrreldes teiste kütuseallikatega märkimisväärset kokkuhoidu tänu madalamatele tootmis- ja hoolduskuludele, mis muudab need autoostjate jaoks atraktiivseks valikuks. Nende võime laadida mitu korda ilma lisatasudeta suurendab veelgi nende atraktiivsust.

Liitiumioonakud mõõdavad oma energiatihedust vatt-tundides kilogrammi või mahu (liitrite) kohta, mis võimaldab salvestada rohkem energiat kui teised autoakud, võimaldades pikemat sõiduulatust ja kiiremat kiirust maanteel. Lisaks sellele kiirendab see aku nullist 100 miili tunnis seitsme sekundiga - see teeb sellest ühe kõige kiiremini kiirendava aku turul!