Anodilla olevat litiumionit kulkevat elektrolyytin l\u00e4pi katodille, jossa ne yhdistyv\u00e4t elektroneihin ja muodostavat s\u00e4hk\u00f6varauksen, jonka avulla se voi tarvittaessa tuottaa virtaa. N\u00e4in syntyy akun ainutlaatuinen virransy\u00f6tt\u00f6j\u00e4rjestelm\u00e4.<\/p>\n
Viimeaikaisilla edistysaskelilla piianodimateriaalin valinnassa pyrit\u00e4\u00e4n est\u00e4m\u00e4\u00e4n li-ionien j\u00e4\u00e4minen elektrolyytin sein\u00e4miin ja parantamaan niiden palautuvuutta [155].<\/p>\n
Litiumparistot ovat joka p\u00e4iv\u00e4 miljoonien ihmisten voimanl\u00e4hde kannettavista tietokoneista ja matkapuhelimista hybridi- ja s\u00e4hk\u00f6autoihin. Niiden etuja ovat suuri energiatiheys, keveys, nopea latausnopeus ja lyijyakkuja pidempi k\u00e4ytt\u00f6ik\u00e4. Avain litiumakkujen k\u00e4ytt\u00f6i\u00e4n pident\u00e4miseen on sen ymm\u00e4rt\u00e4minen, miten litiumakku hajoaa ajan mittaan, ja ennakoivien toimenpiteiden toteuttaminen sen pident\u00e4miseksi - t\u00e4h\u00e4n kuuluu sen ymm\u00e4rt\u00e4minen, mink\u00e4 tyyppinen litiumakku tarvitsee erityishuomiota latausnopeuden, purkautumissyvyyden, lataussyvyyden jne. suhteen - sek\u00e4 yleisten virheiden, kuten ylilatauksen ja korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa asumisen, v\u00e4ltt\u00e4minen.<\/p>\n
Li-ioni-akkujen kapasiteetti v\u00e4henee v\u00e4hitellen ajan my\u00f6t\u00e4, koska kemialliset reaktiot heikent\u00e4v\u00e4t elektrodeja ja elektrolyytti\u00e4, mik\u00e4 lis\u00e4\u00e4 sis\u00e4ist\u00e4 vastusta ja lyhent\u00e4\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6aikaa. T\u00e4t\u00e4 prosessia tapahtuu riippumatta siit\u00e4, onko akkua kierr\u00e4tetty s\u00e4\u00e4nn\u00f6llisesti vai s\u00e4ilytet\u00e4\u00e4nk\u00f6 se k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4tt\u00f6m\u00e4n\u00e4 - s\u00e4\u00e4nn\u00f6lliset kierrokset ja viile\u00e4ss\u00e4 l\u00e4mp\u00f6tilassa s\u00e4ilytt\u00e4minen voivat kuitenkin hidastaa hajoamisprosessia merkitt\u00e4v\u00e4sti.<\/p>\n
Litiumakkujen syklim\u00e4\u00e4r\u00e4t riippuvat lataus- ja purkuolosuhteista sek\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6l\u00e4mp\u00f6tilasta. Kuluttajalaitteet lataavat akut yleens\u00e4 4,20 V:n j\u00e4nnitteeseen kennoa kohti kapasiteetin ja k\u00e4ytt\u00f6ajan maksimoimiseksi. Teollisuussovelluksissa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n kuitenkin usein matalampia j\u00e4nnitekynnyksi\u00e4, kuten satelliiteissa tai s\u00e4hk\u00f6ajoneuvoissa, jotta niiden k\u00e4ytt\u00f6ik\u00e4 pitenisi.<\/p>\n
Jotta akkujen k\u00e4ytt\u00f6ik\u00e4 olisi mahdollisimman pitk\u00e4, v\u00e4lt\u00e4 pikalatureita, sill\u00e4 ne l\u00e4mpenev\u00e4t nopeasti ja heikent\u00e4v\u00e4t akkuja. Rajoita lis\u00e4ksi akun tyhjennystoiminnan tiheytt\u00e4, sill\u00e4 se lis\u00e4\u00e4 akun sis\u00e4ist\u00e4 vastusta ja lyhent\u00e4\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6aikaa ja syklin kestoa.<\/p>\n
Ionicin litium-syv\u00e4akkujen keskim\u00e4\u00e4r\u00e4inen k\u00e4ytt\u00f6ik\u00e4 on 3 000-5 000 t\u00e4ytt\u00e4 sykli\u00e4, kun kapasiteettia on j\u00e4ljell\u00e4 80%, mik\u00e4 saavutetaan k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 vain korkealaatuisia litium-rautafosfaattimateriaaleja (LiFePO4), jotka on suunniteltu yhteensopiviksi erilaisten kuormien ja latureiden kanssa, ja Bluetooth-valvonnalla, joka antaa reaaliaikaisia lataustilatietoja ja laskee j\u00e4ljell\u00e4 olevan k\u00e4ytt\u00f6ajan - t\u00e4m\u00e4 antaa merenkulkuasiakkaillemme mielenrauhaa, kun he suunnittelevat etuk\u00e4teen ja tarvitsevat akkua silloin, kun he sit\u00e4 eniten tarvitsevat.<\/p>\n
Litiumakut ovat eritt\u00e4in energiatiiviit\u00e4, mik\u00e4 tarkoittaa, ett\u00e4 ne varastoivat huomattavan m\u00e4\u00e4r\u00e4n energiaa pieneen tilaan (professori Paul Christenseni\u00e4 lainatakseni). Kemiallisen energian muuntamiseksi s\u00e4hk\u00f6virraksi litiumionien on liikuttava anodin ja katodin v\u00e4lill\u00e4 anodin ja katodin v\u00e4lisen huokoisen erottimen ja elektrolyyttikerroksen l\u00e4pi. Toistuva lataus ja purku parantavat suorituskyky\u00e4 huomattavasti ajan my\u00f6t\u00e4.<\/p>\n
Markkinoilla on erilaisia ladattavia litiumparistoja, joilla kullakin on oma sis\u00e4inen kemiansa. Vaikka jotkin niist\u00e4 saattavat maksaa enemm\u00e4n kuin toiset, kaikkien energiatiheys on suurempi kuin lyijyakkujen, mik\u00e4 tarkoittaa, ett\u00e4 ne varastoivat enemm\u00e4n s\u00e4hk\u00f6varausta kilogrammaa tai tilavuutta kohti ja tarjoavat siten pidempi\u00e4 ajoet\u00e4isyyksi\u00e4 tai enemm\u00e4n k\u00e4ytt\u00f6tunteja s\u00e4hk\u00f6ty\u00f6kalulle ilman, ett\u00e4 niiden koko tai paino kasvaa merkitt\u00e4v\u00e4sti.<\/p>\n
Akkuteknologia kehittyy jatkuvasti, ja tutkijat etsiv\u00e4t jatkuvasti tapoja parantaa nykyisi\u00e4 komponentteja. Professori Corie Cobb ja h\u00e4nen Integrated Fabrication Lab -tutkimuksensa keskittyv\u00e4t akkujen valmistusta tehostavien 3D-elektrodiarkkitehtuurien suunnitteluun; J Devin MacKenzie, joka kuuluu sek\u00e4 ME- ett\u00e4 materiaalitieteiden ja -tekniikan (MSE) tiedekuntaan, tutkii my\u00f6s rakenteellisesti muokattuja antimoniseoksia akkumateriaaleina.<\/p>\n
Energiatiheys on yksi kaikkien akkujen t\u00e4rkeimmist\u00e4 mittareista. Se mittaa sit\u00e4, kuinka paljon energiaa kenno tai akku pystyy s\u00e4ilytt\u00e4m\u00e4\u00e4n massa- tai tilavuusyksikk\u00f6\u00e4 kohti, ja se on erityisen t\u00e4rke\u00e4 sovelluksissa, kuten s\u00e4hk\u00f6ajoneuvoissa, joissa tarvitaan pitki\u00e4 toimintas\u00e4teit\u00e4 ja samalla hallittavia paino- ja kokovaatimuksia.<\/p>\n
Suuremman energiatiheyden akut tarjoavat pidempi\u00e4 toiminta-aikoja ennen latauksen tarvetta, mik\u00e4 auttaa v\u00e4hent\u00e4m\u00e4\u00e4n polttoaineen kulutusta ja huoltokustannuksia, ja pienemm\u00e4t akut sopivat kompaktimmin ajoneuvojen rakenteisiin, mik\u00e4 antaa enemm\u00e4n tehoa kiihdytykseen tai kuormitukseen.<\/p>\n
Suuremmalla energiatiheydell\u00e4 varustetut akut voivat pienent\u00e4\u00e4 huomattavasti niiden kokonaiskokoa ja -painoa, mik\u00e4 on erityisen hy\u00f6dyllist\u00e4 kannettavassa elektroniikassa ja s\u00e4hk\u00f6ajoneuvoissa, joissa jokainen kilogramma on t\u00e4rke\u00e4. Valitettavasti suuren energiatiheyden akkujen j\u00e4nniteprofiilit voivat olla ep\u00e4suotuisia tiettyihin k\u00e4ytt\u00f6tarkoituksiin, eiv\u00e4tk\u00e4 ne v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 tarjoa nopeaa tehopursketta tarvittaessa.<\/p>\n
Kun yh\u00e4 useammat ihmiset siirtyv\u00e4t k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4\u00e4n s\u00e4hk\u00f6autoja, nopeasti latautuvien litiumakkujen kysynt\u00e4 kasvaa. Perinteisten lyijyakkujen purkautumissyvyys on vain 50%, mutta litiumioniakkujen purkautumissyvyys on 99%, mik\u00e4 tekee niist\u00e4 ihanteellisia s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen kaltaisiin tehointensiivisiin sovelluksiin. Niiden nopeampi latausnopeus johtaa my\u00f6s lyhyempiin latausaikoihin.<\/p>\n
Litium-ioniakkuissa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n kahta metallioksidista ja huokoisesta hiilest\u00e4 koostuvaa elektrodia energian varastointiin. Latauksen aikana ionit liikkuvat vapaasti n\u00e4iden elektrodien v\u00e4lill\u00e4 elektrolyytin ja erottimen kautta; purkautuessaan anodi hapettuu ja elektronit h\u00e4vi\u00e4v\u00e4t, ja latauksen yhteydess\u00e4 ne palautuvat takaisin katodiin, ja t\u00e4m\u00e4 sykli jatkuu loputtomiin.<\/p>\n
Insin\u00f6\u00f6rit ovat kehitt\u00e4neet materiaaleja, kuten pii-, germanium- ja antimoniseosmateriaaleja, jotka voivat varastoida litiumioneja paremmin kuin grafiittianodit, kun n\u00e4m\u00e4 ionit interkaloituvat grafeenikerrosten v\u00e4liin. Valitettavasti n\u00e4m\u00e4 seosmateriaalit muuttuvat fyysisesti lataus-\/purkaussyklien aikana, mik\u00e4 voi johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen tai vikaantumiseen.<\/p>\n
Cornellin yliopiston tutkijat ovat keksineet menetelm\u00e4n, jolla fyysisen tilavuuden muutokset voidaan minimoida, mik\u00e4 mahdollistaa suorituskykyiset litiumakut ja nopeammat latausnopeudet. Lis\u00e4\u00e4m\u00e4ll\u00e4 indiumia (jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n yleens\u00e4 kosketusn\u00e4ytt\u00f6jen pinnoitteissa) heid\u00e4n ryhm\u00e4ns\u00e4 v\u00e4hensi elektrodien v\u00e4lisi\u00e4 energiaesteit\u00e4, jolloin ionien on helpompi liikkua elektrodien v\u00e4lill\u00e4.<\/p>\n
Tutkijat varoittivat, ett\u00e4 on t\u00e4rke\u00e4\u00e4 olla tietoinen pikalataukseen liittyvist\u00e4 kompromisseista. Nopeampi lataus vaatii huomattavasti suurempaa virtaa ja tehoa, mik\u00e4 voi lyhent\u00e4\u00e4 akun k\u00e4ytt\u00f6ik\u00e4\u00e4 merkitt\u00e4v\u00e4sti - t\u00e4m\u00e4 oli erityisen yleist\u00e4 litiumioniakkujen kohdalla.<\/p>\n
Asiantuntijat kehottavat noudattamaan akkuvalmistajien suosittelemia latausnopeuksia akun pitk\u00e4ik\u00e4isyyden maksimoimiseksi, ja tehokennoja suositellaan ladattavaksi 1 C:n l\u00e4mp\u00f6tilassa, jotta niiden anodi ja katodi eiv\u00e4t altistuisi ylij\u00e4nnitteille; s\u00e4hk\u00f6auton (EV) kuljettajille t\u00e4m\u00e4 ei kuitenkaan aina ole mahdollista litiumioniakkujen rajoitettujen ajomatkojen vuoksi.<\/p>\n
Litiumakut tarjoavat monia etuja lyijyakkuihin verrattuna, muun muassa kustannusten osalta. Koska litiumakut kest\u00e4v\u00e4t pidemp\u00e4\u00e4n, painavat v\u00e4hemm\u00e4n ja toimivat tehokkaammin, niiden kustannustehokkuus tekee niist\u00e4 ajan mittaan parhaan investoinnin - s\u00e4\u00e4st\u00e4t rahaa jokaisella ostokerralla tai vaihdolla sek\u00e4 moottoreiden tai generaattoreiden polttoaineessa.<\/p>\n
Litiumioniakuista on tullut eritt\u00e4in suosittu virtal\u00e4hde kulutuselektroniikassa, hybridiajoneuvoissa ja s\u00e4hk\u00f6autoissa niiden keveyden ja suuren energiatiheyden ansiosta. Niiden suunnittelun ansiosta kapasiteetti kasvaa ja samalla kustannukset alenevat merkitt\u00e4v\u00e4sti. T\u00e4m\u00e4n rakenteen ansiosta kapasiteettia on voitu lis\u00e4t\u00e4 valtavasti ja samalla v\u00e4hent\u00e4\u00e4 kustannuksia merkitt\u00e4v\u00e4sti.<\/p>\n
Teknologian kehittyess\u00e4 valmistajat ovat pystyneet alentamaan kustannuksia entisest\u00e4\u00e4n k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 parempia materiaaleja ja optimoimalla tuotantoprosesseja. Lean-tuotantomenetelm\u00e4t, joissa keskityt\u00e4\u00e4n hukan minimointiin ja tuottavuuden optimointiin, ovat erityisen lupaavia menetelmi\u00e4 akkutuotantoon liittyvien kustannusten alentamiseksi.<\/p>\n
Turvallisuuskysymykset ovat edelleen yksi t\u00e4rkeimmist\u00e4 esteist\u00e4 litiumioniakkujen laajamittaiselle k\u00e4ytt\u00f6\u00f6notolle, ja yksi t\u00e4rkeimmist\u00e4 esteist\u00e4 on l\u00e4mp\u00f6katkos (sarja kemiallisia reaktioita, jotka johtavat tulipaloon). Litiumioniakut voivat olla alttiita t\u00e4lle ongelmalle, jos niiden katodeihin tai anodeihin syntyy halkeamia tai oikosulkuja; kennokemian ja pakkaustekniikan parannukset ovat kuitenkin tehneet n\u00e4ist\u00e4 akuista entist\u00e4 turvallisempia.<\/p>\n
Litiumioniakuista on tullut ensisijainen valinta UPS-sovelluksiin niiden alhaisempien kokonaiskustannusten vuoksi, erityisesti kolmivaiheisissa UPS-yksik\u00f6iss\u00e4, jotka ovat yleens\u00e4 suurempia ja kalliimpia kuin yksivaiheiset UPS-yksik\u00f6t.<\/p>\n
Litiumteollisuuden kehittyess\u00e4 uudet innovaatiot, kuten kuiva litiumpolymeeri, avaavat uusia j\u00e4nnitt\u00e4vi\u00e4 mahdollisuuksia akkukemioille ja -malleille. N\u00e4m\u00e4 edistysaskeleet lupaavat pidempi\u00e4 syklien kestoja ja syvempi\u00e4 purkautumissyvyyksi\u00e4 ilman termisen karkaamisen riski\u00e4 tai muita turvallisuusongelmia - mik\u00e4 tarkoittaa, ett\u00e4 litiumioniakut saattavat yleisty\u00e4 sovelluksissa jopa aiempaa enemm\u00e4n.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Anodilla olevat litiumionit kulkevat elektrolyytin l\u00e4pi katodille, jossa ne yhdistyv\u00e4t elektroneihin ja muodostavat s\u00e4hk\u00f6varauksen, jonka avulla se voi tarvittaessa tuottaa virtaa. N\u00e4in syntyy akun ainutlaatuinen virransy\u00f6tt\u00f6j\u00e4rjestelm\u00e4. Viimeaikaisilla edistysaskelilla piianodimateriaalin valinnassa pyrit\u00e4\u00e4n est\u00e4m\u00e4\u00e4n li-ionien j\u00e4\u00e4minen elektrolyyttiin ...<\/p>\n