Litiumjonerna vid anoden f\u00e4rdas genom en elektrolyt f\u00f6r att n\u00e5 katoden, d\u00e4r de kombineras med elektroner f\u00f6r att generera en elektrisk laddning som g\u00f6r det m\u00f6jligt att leverera str\u00f6m n\u00e4r det beh\u00f6vs. Detta skapar batteriets unika str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjningssystem.<\/p>\n
De senaste framstegen inom valet av kiselanodmaterial syftar till att f\u00f6rhindra att litiumjoner f\u00e5ngas i elektrolytv\u00e4ggarna och f\u00f6rb\u00e4ttra deras reversibilitet [155].<\/p>\n
Litiumbatterier anv\u00e4nds i miljontals m\u00e4nniskors liv varje dag - fr\u00e5n b\u00e4rbara datorer och mobiltelefoner till hybrid- och elbilar. Deras f\u00f6rdelar \u00e4r bland annat h\u00f6g energit\u00e4thet, l\u00e5g vikt, snabb laddningshastighet och l\u00e4ngre livsl\u00e4ngd \u00e4n blybatterier. Nyckeln till att f\u00f6rl\u00e4nga litiumbatteriets livsl\u00e4ngd ligger i att f\u00f6rst\u00e5 hur litiumbatteriet f\u00f6rs\u00e4mras med tiden och vidta proaktiva \u00e5tg\u00e4rder f\u00f6r att f\u00f6rl\u00e4nga livsl\u00e4ngden - detta inkluderar att f\u00f6rst\u00e5 vilken typ av litiumbatteri som beh\u00f6ver mer specifik v\u00e5rd n\u00e4r det g\u00e4ller laddningshastighet, urladdningsdjup, laddning etc. - samt att undvika vanliga misstag som \u00f6verladdning och f\u00f6rvaring vid f\u00f6rh\u00f6jda temperaturer.<\/p>\n
Litiumjonbatterier tappar gradvis kapacitet \u00f6ver tid p\u00e5 grund av kemiska reaktioner som bryter ned elektroder och elektrolyt, vilket \u00f6kar det inre motst\u00e5ndet och f\u00f6rkortar batteriets drifttid. Den h\u00e4r processen sker oavsett om batteriet anv\u00e4nds regelbundet eller inte - men om du utf\u00f6r regelbundna cykler och f\u00f6rvarar batteriet i en sval temperatur kan det hj\u00e4lpa till att bromsa nedbrytningsprocessen avsev\u00e4rt.<\/p>\n
Litiumbatteriers cykelantal beror p\u00e5 laddnings- och urladdningsf\u00f6rh\u00e5llanden samt driftstemperatur. Konsumentenheter laddar dem vanligtvis till 4,20 V per cell f\u00f6r att maximera kapacitet och drifttid; industriella applikationer anv\u00e4nder dock ofta l\u00e4gre sp\u00e4nningstr\u00f6sklar som de som finns i satelliter eller elfordon f\u00f6r \u00f6kad livsl\u00e4ngd.<\/p>\n
F\u00f6r optimal batterilivsl\u00e4ngd b\u00f6r du undvika snabbladdare eftersom dessa snabbt v\u00e4rmer upp och f\u00f6rs\u00e4mrar batterierna. Begr\u00e4nsa ocks\u00e5 hur ofta du laddar ur batteriet eftersom det \u00f6kar dess inre motst\u00e5nd och f\u00f6rkortar drifttiden och livsl\u00e4ngden.<\/p>\n
Ionics litium-djupcykelbatterier har en genomsnittlig livsl\u00e4ngd p\u00e5 3.000 till 5.000 fulla cykler med 80% kapacitet kvar, vilket uppn\u00e5s genom anv\u00e4ndning av endast h\u00f6gkvalitativa litiumj\u00e4rnfosfatmaterial (LiFePO4), utformade f\u00f6r kompatibilitet med olika belastningar och laddare, och Bluetooth-\u00f6vervakning som ger information om laddningsstatus i realtid och ber\u00e4knar \u00e5terst\u00e5ende k\u00f6rtid - vilket ger v\u00e5ra marina kunder sinnesro n\u00e4r de planerar fram\u00e5t och beh\u00f6ver sitt batteri n\u00e4r de beh\u00f6ver det som mest.<\/p>\n
Litiumbatterier \u00e4r mycket energit\u00e4ta, vilket inneb\u00e4r att de lagrar en avsev\u00e4rd m\u00e4ngd energi i ett litet utrymme (f\u00f6r att citera professor Paul Christensen). F\u00f6r att omvandla kemisk energi till elektrisk str\u00f6m m\u00e5ste litiumjoner r\u00f6ra sig mellan en anod och en katod genom en por\u00f6s separator och ett elektrolytskikt; upprepad laddning och urladdning f\u00f6rb\u00e4ttrar prestandan avsev\u00e4rt \u00f6ver tiden.<\/p>\n
Det finns olika typer av laddningsbara litiumbatterier p\u00e5 marknaden, alla med sin egen inre kemi. \u00c4ven om vissa kostar mer \u00e4n andra har alla h\u00f6gre energit\u00e4thet \u00e4n blybatterier - vilket inneb\u00e4r att de lagrar mer elektrisk laddning per kilogram eller volym och d\u00e4rf\u00f6r ger l\u00e4ngre r\u00e4ckvidd eller fler timmars anv\u00e4ndning av elverktyg utan att storleken eller vikten \u00f6kar n\u00e4mnv\u00e4rt.<\/p>\n
Batteritekniken utvecklas st\u00e4ndigt och forskarna letar st\u00e4ndigt efter s\u00e4tt att f\u00f6rb\u00e4ttra befintliga komponenter. Professor Corie Cobb vid ME och hennes forskning vid Integrated Fabrication Lab fokuserar p\u00e5 att utforma 3D-elektrodarkitekturer som effektiviserar batteritillverkningen; J Devin MacKenzie vid b\u00e5de ME och fakulteten f\u00f6r materialvetenskap och teknik (MSE) utforskar ocks\u00e5 strukturellt konstruerade antimonlegeringar som batterimaterial.<\/p>\n
Energit\u00e4theten \u00e4r ett av de viktigaste m\u00e5tten f\u00f6r alla batterier. Det m\u00e4ter hur mycket energi en cell eller ett batteri kan h\u00e5lla per massa- eller volymenhet, vilket g\u00f6r det s\u00e4rskilt viktigt i applikationer som elfordon som beh\u00f6ver l\u00e5nga r\u00e4ckvidder med hanterbara vikt- och storlekskrav.<\/p>\n
Batterier med h\u00f6gre energit\u00e4thet ger l\u00e4ngre drifttider innan de beh\u00f6ver laddas, vilket bidrar till att minska br\u00e4nslef\u00f6rbrukningen och underh\u00e5llskostnaderna samtidigt som mindre batterier passar b\u00e4ttre in i fordonskonstruktioner och ger mer kraft f\u00f6r acceleration eller h\u00f6g belastning.<\/p>\n
Batterier med h\u00f6gre energit\u00e4thet kan minska sin totala storlek och vikt avsev\u00e4rt, vilket g\u00f6r dem s\u00e4rskilt anv\u00e4ndbara f\u00f6r b\u00e4rbar elektronik och elfordon d\u00e4r varje kilogram r\u00e4knas. Tyv\u00e4rr kan batterier med h\u00f6g densitet ha mindre \u00e4n idealiska sp\u00e4nningsprofiler f\u00f6r vissa anv\u00e4ndningsomr\u00e5den och kanske inte ge en snabb str\u00f6mst\u00f6t n\u00e4r det beh\u00f6vs.<\/p>\n
I takt med att allt fler v\u00e4ljer att k\u00f6ra elfordon \u00f6kar efterfr\u00e5gan p\u00e5 litiumbatterier som laddas snabbt. Medan traditionella blybatterier endast n\u00e5r 50% urladdningsdjup har litiumjonbatterier 99% urladdningsdjup, vilket g\u00f6r dem idealiska f\u00f6r kraftintensiva applikationer som elbilar. Deras snabbare laddningshastighet resulterar ocks\u00e5 i kortare uppladdningstider.<\/p>\n
Litiumjonbatterier anv\u00e4nder tv\u00e5 elektroder som best\u00e5r av metalloxid respektive por\u00f6st kol f\u00f6r att lagra energi. Vid laddning r\u00f6r sig joner fritt mellan dessa elektroder genom en elektrolyt och en separator; vid urladdning genomg\u00e5r anoden oxidation och elektronf\u00f6rlust, varvid laddningen \u00e5terf\u00f6r dem till katoden, och denna cykel forts\u00e4tter i all o\u00e4ndlighet.<\/p>\n
Ingenj\u00f6rer har utvecklat material, t.ex. kisel-, germanium- och antimonlegeringar, som kan lagra litiumjoner b\u00e4ttre \u00e4n grafitanoder genom att interkalera dessa joner mellan lager av grafen. Tyv\u00e4rr f\u00f6r\u00e4ndras dessa legeringsmaterial fysiskt under laddnings- och urladdningscyklerna, vilket kan leda till prestandaf\u00f6rluster eller fel.<\/p>\n
Forskare vid Cornell University har uppt\u00e4ckt en metod f\u00f6r att minimera f\u00f6r\u00e4ndringar i den fysiska volymen, vilket m\u00f6jligg\u00f6r h\u00f6gpresterande litiumbatterier med snabbare laddningshastigheter. Genom att tills\u00e4tta indium (som vanligtvis anv\u00e4nds f\u00f6r bel\u00e4ggningar p\u00e5 peksk\u00e4rmar) minskade forskargruppen energibarri\u00e4rerna mellan elektroderna, vilket g\u00f6r det l\u00e4ttare f\u00f6r joner att r\u00f6ra sig mellan elektroderna.<\/p>\n
Forskarna varnade f\u00f6r att det \u00e4r viktigt att vara medveten om de kompromisser som \u00e4r f\u00f6rknippade med snabbladdning. Snabbare laddning kr\u00e4ver betydligt h\u00f6gre str\u00f6m och effekt, vilket kan minska batteriets livsl\u00e4ngd avsev\u00e4rt - detta var s\u00e4rskilt vanligt bland litiumjonbatterier.<\/p>\n
Experter rekommenderar att man f\u00f6ljer de rekommenderade laddningshastigheterna fr\u00e5n batteritillverkarna f\u00f6r att maximera batteriets livsl\u00e4ngd. Power Cells rekommenderas att laddas med 1C f\u00f6r att s\u00e4kerst\u00e4lla att anoden och katoden inte uts\u00e4tts f\u00f6r \u00f6versp\u00e4nning, men f\u00f6r elbilsf\u00f6rare \u00e4r detta inte alltid m\u00f6jligt p\u00e5 grund av de begr\u00e4nsade k\u00f6rstr\u00e4ckor som \u00e4r m\u00f6jliga med litiumjonbatterier.<\/p>\n
Litiumbatterier erbjuder m\u00e5nga f\u00f6rdelar j\u00e4mf\u00f6rt med blybatterier, bland annat kostnadsm\u00e4ssigt. Eftersom litiumceller h\u00e5ller l\u00e4ngre, v\u00e4ger mindre och arbetar mer effektivt, g\u00f6r deras kostnadseffektiva natur dem till den b\u00e4sta investeringen \u00f6ver tid - vilket sparar pengar vid varje ink\u00f6p eller byte samt p\u00e5 br\u00e4nsle f\u00f6r motorer eller generatorer.<\/p>\n
Litiumjonbatterier har blivit en otroligt popul\u00e4r kraftk\u00e4lla f\u00f6r konsumentelektronik, hybridfordon och elbilar tack vare sin l\u00e5ga vikt och h\u00f6ga energit\u00e4thet. Deras design g\u00f6r det m\u00f6jligt att \u00f6ka kapaciteten samtidigt som det leder till betydande kostnadsminskningar. Denna design har resulterat i att enorma kapaciteter har kunnat \u00f6kas samtidigt som kostnaderna har s\u00e4nkts avsev\u00e4rt.<\/p>\n
I takt med att tekniken har utvecklats har tillverkarna kunnat s\u00e4nka kostnaderna ytterligare genom att anv\u00e4nda b\u00e4ttre material och optimera produktionsprocesserna. Lean-produktionsmetoder som fokuserar p\u00e5 att minimera sl\u00f6seri och samtidigt optimera produktiviteten \u00e4r s\u00e4rskilt lovande metoder f\u00f6r att s\u00e4nka kostnaderna i samband med batteriproduktion.<\/p>\n
S\u00e4kerhetsfr\u00e5gor \u00e4r fortfarande ett av de st\u00f6rsta hindren f\u00f6r en bred anv\u00e4ndning av litiumjonbatterier, med termisk rusning (en serie kemiska reaktioner som leder till brand) som ett av de viktigaste. Litiumjonbatterier kan vara k\u00e4nsliga f\u00f6r detta problem om deras katoder eller anoder f\u00e5r sprickor eller kortslutningar, men f\u00f6rb\u00e4ttringar inom cellkemi och f\u00f6rpackningsteknik har gjort dessa batterier s\u00e4krare \u00e4n n\u00e5gonsin.<\/p>\n
Litiumjonbatterier har blivit det sj\u00e4lvklara valet f\u00f6r UPS-applikationer tack vare sin l\u00e4gre totala \u00e4gandekostnad, s\u00e4rskilt f\u00f6r trefasiga UPS-enheter som tenderar att vara st\u00f6rre och dyrare \u00e4n sina enfasiga motsvarigheter.<\/p>\n
I takt med att litiumindustrin utvecklas \u00f6ppnar nya innovationer som torr litiumpolymer upp nya sp\u00e4nnande m\u00f6jligheter f\u00f6r batterikemier och batteridesign. Dessa framsteg ger l\u00e4ngre livsl\u00e4ngd med djupare urladdningar utan risk f\u00f6r termisk skenande eller andra s\u00e4kerhetsproblem - vilket inneb\u00e4r att vi kan f\u00e5 se litiumjonbatterier bli \u00e4nnu vanligare i applikationer \u00e4n tidigare.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Litiumjonerna vid anoden f\u00e4rdas genom en elektrolyt f\u00f6r att n\u00e5 katoden, d\u00e4r de kombineras med elektroner f\u00f6r att generera en elektrisk laddning som g\u00f6r det m\u00f6jligt att leverera str\u00f6m n\u00e4r det beh\u00f6vs. Detta skapar batteriets unika str\u00f6mf\u00f6rs\u00f6rjningssystem. De senaste framstegen inom materialval f\u00f6r kiselanoder syftar till att f\u00f6rhindra att litiumjoner f\u00e5ngas upp i elektrolyten ...<\/p>\n