Krachtige batterijtechnologie aangedreven door lithiumionen verandert de manier waarop velen van ons ons werk doen. Maar wat is een lithium-ion batterij en hoe werkt het?
Ze zitten in je telefoon en je laptop. Je elektrische tandenborstel en een groeiend aantal medische apparaten. Ze voeden je deurbelcamera en de golfkar waarmee je over de green rijdt. Je ziet misschien niet vaak een lithium-ion batterij, maar ze zijn elke dag bij je thuis en steeds vaker op de werkplek, waar ze in verschillende sectoren een nieuwe golf van innovatie, duurzaamheid en efficiëntie stimuleren. Maar hoe werken ze?
Hoewel je geen diepgaand, technisch inzicht in lithium-ion technologie nodig hebt om je telefoon opgeladen te houden en je tanden schoon te maken, zal een bewustzijn van wat er binnenin een typische cel gebeurt je helpen om het meeste uit deze batterijen te halen op het werk, waar zelfs een basiskennis je zal helpen om je activiteiten draaiende te houden, je bedrijf compliant te houden en je personeel veilig te houden.
Wat is lithium-ion? Een beknopte geschiedenis
Lithiumbatterijen zijn eigenlijk al in ontwikkeling sinds het begin van de jaren 1900, maar ze werden pas echt commercieel haalbaar in de jaren 1970. Deze eerste cellen waren niet oplaadbaar, en pogingen om lithiumbatterijen te ontwikkelen die keer op keer konden worden opgeladen, onthulden beperkingen die inherent zijn aan het gebruik van lithium, niet in de laatste plaats dat de batterij kortsluiting zou maken.
Dit had eigenlijk behoorlijk gevaarlijke repercussies, die in staat waren thermische runaway te veroorzaken en een grote terugroepactie van de batterijen uit Japan in 1991, toen iemand daadwerkelijk gewond raakte door een batterij.
Om dit te omzeilen, begon onderzoek naar niet-metalen alternatieven die lithiumionen gebruiken. Hoewel niet zonder risico's, was deze oplossing veel stabieler, en in hetzelfde jaar waarin zoveel lithiumbatterijen uit de markt werden gehaald, werden de eerste levensvatbare lithium-ion (Li-ion) batterijen goedgekeurd voor commercieel gebruik.
Wat is een lithium-ion batterij?
In tegenstelling tot zijn rechttoe rechtaan lithium-voorganger, is de Li-ion batterij oplaadbaar. Natuurlijk maakte dit het een zeer aantrekkelijk batterijtype met brede toepassingen in verschillende industrieën.
Lichtgewicht, betrouwbaar en met het potentieel om in zeer kleine formaten te worden geproduceerd, zijn Li-ion batterijen een alomtegenwoordige energiebron geworden voor een breed scala aan elektronische apparaten, van de eerder genoemde smartphones, laptops en huishoudelijke apparaten tot allerlei soorten elektrische voertuigen en zelfs energiesystemen op schaal van het elektriciteitsnet. Ze kunnen snel en relatief eenvoudig worden opgeladen, en ze hoeven niet volledig opgeladen te zijn voordat u ze gaat gebruiken. (In feite is het raadzaam om ze niet volledig op te laden, aangezien overladen gepaard gaat met verhoogd risico.)
Hoe werken lithium-ion batterijen?
Li-ion batterijen bevatten doorgaans een anode, een kathode en een separator die direct contact tussen de twee voorkomt. In eenvoudige bewoordingen voorkomt dit kortsluiting in de batterij. Ze bevatten ook elektrolyten en twee stroomcollectoren (een positieve en een negatieve).
De daadwerkelijke ontwerp van uw batterij kan variëren afhankelijk van het merk en de fabrikant ervan. In sommige gevallen is bijvoorbeeld een polymeerfolie op moleculair niveau gebonden met het elektrolyt. In deze gevallen is er geen noodzaak voor de cel om een separator te bevatten.
Wanneer de batterij in gebruik is, steken lithiumionen de elektrolyt over naar de kathode. De beweging van de lithiumionen creëert vrije elektronen in de anode, wat een lading creëert in de positieve stroomcollector.
De elektrische stroom stroomt vervolgens door het betreffende apparaat naar de negatieve stroomcollector. Wanneer de batterij wordt opgeladen, wordt dit proces omgekeerd (lithiumionen worden vrijgegeven door de kathode en ontvangen door de anode).
Hoelang gaan lithium-ion batterijen mee zonder opladen?l
Het antwoord op deze vraag varieert afhankelijk van verschillende factoren zoals de capaciteit van de batterij, het gebruik van het apparaat en de leeftijd van de batterij. Heel ruwweg kan een volledig opgeladen Li-ion batterij ergens tussen de 2-4 dagen meegaan zonder opladen, afhankelijk van het gebruik.
Als je ze echter gebruikt om krachtige heftrucks te voeden in 24/7 magazijnoperaties, zul je merken dat ze veel sneller leeglopen dan dat!
|
Het is belangrijk op te merken dat je batterij niet alleen zijn lading verliest tijdens gebruik. Het achterlaten van de batterij ongebruikt gedurende langere perioden zal deze ook leegmaken. Het wordt aanbevolen om de batterij regelmatig op te laden om optimale prestaties en levensduur te garanderen - maar niet zoveel dat je hem overlaadt. Zoals eerder vermeld, zal dat tot allerlei andere problemen leiden. |
Lithium-ion batterij vs loodzuur
Het gebruik van Li-ion batterijen heeft de manier waarop we energie gebruiken en opslaan gerevolutioneerd, en biedt een efficiëntere en betrouwbaardere optie vergeleken met de traditionele loodzuur batterijen. Maar veel bedrijven zweren nog steeds bij hun loodzuurcellen. Hoe verhouden de twee zich tot elkaar?
- Ten eerste hebben Li-ion batterijen een hogere energiedichtheid dan loodzuurcellen. Dit betekent dat ze meer energie kunnen opslaan in een kleinere ruimte.
- Ten tweede hebben ze een langere levensduur, kunnen ze vaker worden opgeladen en hebben ze niet te lijden onder hetzelfde geheugeneffect als loodzuurbatterijen.
- Ten slotte zijn lithium-ion batterijen lichter en compacter dan loodzuurbatterijen, wat ze ideaal maakt voor draagbare apparaten zoals smartphones en laptops.
Ondanks hun wijdverbreide gebruik, hebben Li-ion batterijen nog steeds uitdagingen zoals veiligheidszorgen, en hun milieu-impact heeft zowel positieve als negatieve aspecten. Doorlopend onderzoek richt zich op het verbeteren van hun prestaties en het vergroten van hun duurzaamheid.
Ze zijn doorgaans duurder dan loodzuurbatterijen, zowel qua aanschaf als installatie. U zult willen investeren in gespecialiseerde opslagoplossingen om uw personeel en uw werkruimte te beschermen tegen het risico op brand of een exploderende batterij (en om uw kwetsbare batterijen te beschermen tegen externe factoren die ze zouden kunnen beschadigen, zoals hitte).
Ze moeten ook op verantwoorde wijze worden afgevoerd, hoewel dit ook geldt voor loodzuurtypen.
Over het algemeen zijn Li-ion batterijen meestal de superieure keuze voor de meeste toepassingen vanwege hun hogere energiedichtheid, langere levensduur en kleinere formaat, als uw bedrijfsactiviteiten zich deze kunnen veroorloven.
Zou lithium-ion uw bedrijfsactiviteiten kunnen verbeteren?
Misschien gebruikt u al Li-ion batterijen, of overweegt u ze voor het eerst. Aan welke kant van de separator u zich ook bevindt, lithium-ion technologie heeft het potentieel om u meer te laten doen met minder. We hopen dat dit artikel u meer vertrouwen geeft in lithium-ion technologie en dat u Li-ion batterijen verantwoordelijker gaat gebruiken in uw bedrijfsactiviteiten.
