PowerBanks "Hur det fungerar" (5 / 10 steg)

Steg 5: Fakta om litiumjon:

Är litium-jon idealiska batteriet? I många år, hade nickel-kadmium varit det enda lämpliga batteriet för bärbar utrustning från trådlös kommunikation till mobil datoranvändning. Nickel-metall-hydrid och litium-jon uppstod i början av 1990, bekämpa näsa-till-näsan för att få kundens godkännande. Litiumjonbatterier är idag den snabbast växande och mest lovande batteri kemin.
Lithium-ion batteri
Banbrytande arbete med litiumbatteriet började 1912 under G.N. Lewis men det var inte förrän 1970 då den första icke-uppladdningsbara litiumbatterier blev kommersiellt tillgänglig. Litium är den lättaste av alla metaller, har störst elektrokemiska potential och ger det största energi densitet för vikt.
Försök att utveckla uppladdningsbara litiumbatterier misslyckades på grund av säkerhetsproblem. På grund av den inneboende instabiliteten av litiummetall, särskilt under laddning, skiftade forskning till en icke-metalliska litiumbatteri med litium joner. Trots något lägre energitäthet än litiummetall, är litium-jon säker, förutsatt att vissa försiktighetsåtgärder är uppfyllda när laddning och urladdning. 1991 kommersialiserat Sony Corporation den första lithium-ion batteriet. Andra tillverkare följde efter.
Energitäthet av litium-jon är vanligtvis två gånger den vanliga nickel-kadmium. Det finns potential för högre energi tätheter. Belastning egenskaper är relativt god och beter sig på samma sätt till nickel-kadmium i fråga om ansvarsfrihet. Hög cellspänning på 3,6 volt kan batteri pack design med bara en cell. De flesta av dagens mobiltelefoner kör på en enda cell. Ett nickel-baserade pack skulle kräva tre 1,2 volt seriekopplade celler.
Litiumjonbatterier är ett lågt underhåll batteri, en fördel som de flesta andra kemiska sammansättningar inte påstå. Det finns inget minne och inga schemalagda cykling krävs för att förlänga batteriets livslängd. Dessutom är den självurladdning mindre än hälften jämfört med nickel-kadmium, att göra litium-jon väl lämpad för moderna bränsle mätaren program. litium-ion celler orsakar liten skada när de avyttras.
Trots dess övergripande fördelar har litium-jon sina nackdelar. Den är skör och kräver en skyddskrets att upprätthålla säker drift. Inbyggd i varje förpackning, skyddskrets begränsar den högsta spänningen i varje cell under laddning och förhindrar cellen spänningen släppa för låg om ansvarsfrihet. Dessutom övervakas cell temperaturen för att förhindra extrema temperaturer. Den högsta avgiften och ansvarsfrihet aktuella på de flesta förpackningar är begränsas till mellan 1C och 2C. Med dessa försiktighetsåtgärder på plats bort möjligheten att metalliskt litium plätering inträffar på grund av överpriset nästan.
Åldrande är ett bekymmer med de flesta litium-jon-batterier och många tillverkare tiga om denna fråga. Viss kapacitet försämring är märkbar efter ett år, om batteriet är i bruk eller inte. Batteriet inte ofta efter två eller tre år. Det bör noteras att andra kemiska sammansättningar också har åldersrelaterade degenerativa effekter. Detta gäller särskilt för nickel-metall-hydrid om den utsätts för höga omgivningstemperaturer. Samtidigt, är litium-jon förpackningar kända för att ha tjänat i fem år i vissa program.
Tillverkare förbättrar ständigt litium-jon. Nya och förbättrade kemiska kombinationer introduceras varje halvår eller så. Med sådana snabba framsteg är det svårt att bedöma hur väl reviderade batteriet kommer att åldras.
Lagring på en sval plats fördröjer åldrandet av litium-jon (och andra kemiska sammansättningar). Tillverkare rekommenderar förvaringstemperaturer för 15∞C (59∞F). Dessutom bör batteriet laddas delvis under lagringen. Tillverkaren rekommenderar en avgift på 40%.
Det mest ekonomiska lithium-ion batteriet när det gäller kostnaden-to-energy ratio är en cylindrisk 18650 (är 18 mm x 65.2 mm). Den här cellen används för mobil datoranvändning och andra program som inte kräver ultra-tunn geometri. Om det behövs ett slim pack är prismatiska litiumjon-cellen det bästa valet. Dessa celler kommer till en högre kostnad i form av lagrad energi.
Fördelar
ï hög energidensitet - potential för ännu högre kapacitet.
ï behöver inte längre priming när nya. En regelbunden laddning är allt som behövs.
ï relativt låg självurladdning - självurladdning är mindre än hälften av nickelbaserade batterier.
ï låg underhåll - ingen periodisk urladdning som behövs; Det finns inget minne.
ï specialitet celler kan ge mycket hög ström till applikationer som elverktyg.
Begränsningar
ï kräver skyddskrets att upprätthålla spänning och ström inom säkra gränser.
ï omfattas av åldrande, även om ej i bruk - lagring på en sval plats 40% kostnad minskar åldrande effekt.
ï transport restriktioner - transport av större mängder kan bli föremål för tillsyn. Denna begränsning gäller inte för personliga handbagage batterier.
ï dyrt att tillverka - cirka 40 procent högre kostnader än nickel-kadmium.
ï inte fullt ut mogen - metaller och kemikalier förändras fortlöpande.
Litium polymer batteri
Litium-polymer skiljer sig från konventionella batterisystem i typ av elektrolyt används. Den ursprungliga designen, går tillbaka till 1970-talet, använder en torr fast polymer elektrolyt. Denna elektrolyt liknar en plast-liknande film som icke-ledande men tillåter joner exchange (elektriskt laddade atomer eller grupper av atomer). Polymer elektrolyt ersätter den traditionella porös separator, som är indränkt med elektrolyt.
Den torra polymer designen erbjuder förenklingar när det gäller tillverkning, tålighet, säkerhet och tunn profil geometri. Med en cell tjocklek mätning så lite som en millimeter (0,039 tum), är utrustning designers kvar till sin egen fantasi när det gäller form, form och storlek.
Tyvärr lider de torra litium-polymeren dålig ledningsförmåga. Det inre motståndet är för hög och kan inte leverera de nuvarande skurar som behövs för att driva moderna kommunikationsenheter och snurra upp hårddiskar för mobil datoranvändning utrustning. Uppvärmning cellen till 60∞C (140∞F) och högre ökar konduktiviteten, ett krav som är olämpligt för bärbara tillämpningar.
För att kompromissa, vissa geléartad elektrolyten har lagts till. De kommersiella cellerna använder en separator / electrolyte membrane beredda från samma traditionella porös polyetylen eller polypropylen avgränsare fylld med en polymer, som gel på fyllningen med flytande elektrolyt. Således är de kommersiella litium-jon polymer cellerna mycket lika i kemi och material till sina flytande elektrolyt counter delar.
Litium-jon-polymer har inte fångats på så snabbt som vissa analytiker hade väntat. Dess överlägsenhet till andra system och låga tillverkningskostnaderna har inte förverkligats. Inga förbättringar i kapacitet vinster uppnås - i själva verket, kapaciteten är något mindre än vanliga lithium-ion batteri. Litium-jon-polymer finner dess marknadsnisch i wafer-tunn geometrier, som batterier för kreditkort och andra sådana program.
Fördelar
ï mycket lågprofil - batterier som liknar ett kreditkort profil är genomförbara.
ï flexibel formfaktorn - tillverkare är inte bundna av standard cellformat. Med hög volym, kan någon rimlig storlek produceras economically.
ï Lightweight - geléartad elektrolyter aktivera förenklad förpackningar genom att eliminera metallhöljet.
ï förbättrad säkerhet - mer motståndskraftiga och överladda; mindre chans för elektrolyten läcka.
Begränsningar
ï lägre energitäthet och minskade cykel räknas jämfört med litium-jon.
ï dyr att tillverka.
ï inga standardstorlekar. De flesta celler produceras för hög volym konsumentmarknaderna.
ï högre kostnad till energi förhållande än litium-jon