Download
1 / 14
190 likes | 505 Vues
LITIJ IONSKE BATERIJE. Domagoj Fiak N3100 Ak.god.: 2008./2009. Uvod. Što povezuje walkman, slušni aparat, daljinski upravljač, mobitel, kameru i sat? Nijedan od ovih uređaja ne bi mogao raditi bez baterije. Baterije su vrlo upotrebljavani proizvodi u našim kućanstvima i izvan njih,
E N D
LITIJ IONSKE BATERIJE Domagoj Fiak N3100 Ak.god.: 2008./2009.
Uvod... • Što povezuje walkman, slušni aparat, daljinski upravljač, mobitel, kameru i sat? Nijedan od ovih uređaja ne bi mogao raditi bez baterije. Baterije su vrlo upotrebljavani proizvodi u našim kućanstvima i izvan njih, a nikada zapravo ne razmišljamo o tome kako rade i kako su nastale. • Svaka baterija sastoji se od osnovne tri komponente - anode, katode i elektrolita. Anoda oksidira, odnosno otpušta elektrone dok se na katodi odvija redukcija, tj. proces prihvaćanja elektrona. Elektrolit služi odvajanju anode i katode, odnosno kao spremnik kemijske energije.
Osnovni pojmovi o baterijama: • Kapacitet--mjera za količinu električne energije koju baterija može pohraniti prilikom punjenja, te koju može dati tijekom pražnjenja. Uobičajena mjerna jedinica je mAh (miliampersat). Iako stvari baš nisu tako jednostavne, može se reći da kapacitet od 600 mAh znači da baterija sat vremena može davati struju od 600 mA. Pogađate, baterija koja tijekom dva sata može davati struju od 300 mA ima također kapacitet od 600 mAh. • Gustoća energije-- omjer sadržane električne energije i mase baterije, obično se navodi u Wh/kg. Veća gustoća energije znači lakšu bateriju uz isti kapacitet i nazivni napon.
Ciklus --pod ciklusom podrazumijevamo jedno pražnjenje i jedno punjenje baterije. Obično se podrazumijeva da se baterija uvijek puni do kraja, a prema tome koliko se baterija isprazni razlikujemo plitke i duboke cikluse. • Životni vijek --broj ciklusa nakon kojeg kapacitet baterije nepovratno padne ispod 80% početnog kapaciteta. Također, pod životnim vijekom može se smatrati i vrijeme (npr. broj godina) nakon kojeg dolazi do osjetnog pogoršanja performansi baterije. • Održavanje baterije--periodičko pražnjenje baterije do donje granice nakon kojeg slijedi ponovno punjenje do punog kapaciteta, a sve u cilju eliminacije ili smanjivanja izgubljenog kapaciteta kao posljedice kristalizacije ili memorijskog efekta.
Litij-ionske baterije: • Litij-ionska baterija (Li-Ion) predstavlja veći korak u evoluciji punjivih baterija, budući da kao osnovnu aktivnu tvar koristi litij, jedan od najlakših metala,ova vrsta baterije odlikuje se vrlo malom masom. • Svojom su pojavom svakako donijele revoluciju u područje malih prijenosnih uređaja (mobitela, PDA računala, bežičnih slušalica, bluetooth slušalica, MP3 playera, fotoaparata).
Ogromna prednost ove tehnologije je u tome što Li-Ion baterije za isti kapacitet energije imaju puno manju masu i obujam. • Osim toga, Li-Ion bateriji se pri proizvodnji mogu dati vrlo različiti oblici, dok su Ni bazirane baterije iz konstrukcijskih razloga morale imati duguljaste valjkaste ćelije. Zbog toga je moguće oblik i dimenzije baterija bolje prilagoditi potrebama uređaja koje napajaju.
Veliki napredak u odnosu na Ni bazirane baterije donosi i činjenica da je napon jedne Li-Ion ćelije 3,7 – 4,2 V, što dovodi do zaključka da jedna Li-Ion ćelija može zamijeniti tri NiMH ili NiCd. • To povećanje radnog napona izravno utječe na pouzdanost i jednostavniju elektroničku konstrukciju uređaja eliminirajući potrebu za radom na malom naponskom rasponu (što znatno komplicira elektroničku shemu uređaja).
Osim nabrojenih prednosti Li-Ion tehnologije postoje i razni nedostaci, koje proizvođači još uvijek pokušavaju riješiti. • Najveći nedostatak je nemogućnost Li-Ion ćelije da se prazni ili puni većom strujom. Zbog toga se i vrijeme punjenja od 30-60 min s postojećom tehnologijom ne može dalje smanjivati. Razlog tome je relativno velika termička osjetljivost Li-Ion ćelija.
Zbog te termičke osjetljivosti je i životni vijek Li-Ion baterija manji od NiMH baterija i kreće se u rasponu 300-500 ciklusa. • Pošto litij kao bazni element ima u odnosu na ostale metale relativno nisku temperaturu zapaljenja takve baterije su potencijalno opasne ako struja punjenja postane prevelika i može doći do zapaljenja ćelije.
Zbog toga se u sve komercijalne Li-Ion baterije ugrađuje poseban kontroler, koji osim zaštite ćelije kontrolira i punjenje baterije što pojednostavljuje konstrukciju (i snižava cijenu) punjača. • Sam taj kontroler vrlo dobro minimizira nedostatke Li-Ion ćelija, ali istodobno im povećava proizvodnu cijenu. • Stalni napredak na području Li-ion baterija, koje su uvedene početkom 90-ih godina prošlog stoljeća, čini ih sve primamljivijom opcijom, unatoč nešto višoj cijeni.
Zanimljivosti... • Tvrtka HST International, specijalizirana za razne stvari koje se tiču najnovijih tehnologija za automobilsku, zrakoplovnu, obrambenu i druge industrije, udružila se sa dizajnerskom kućom Tjaarda Design kako bi stvorili Muscle car automobile nove ere. Točnije “Electric Muscle" automobile sa nula emisija štetnih plinova.
Električni motor automobila napaja se iz jedne vrste litij-ionskih baterija nazvane " lithium iron phosphate" baterije, gdje je katoda (elektroda na nekoj napravi ili elementu kroz koju električnastruja teče u smjeru prema vanjskom krugu. Suprotna se elektroda zove anoda) željezni sulfat. Ona se odlikuje većim strujama pražnjenja ali nižom voltažom. Proizvela ju je firma K2 Energy Solution. Takve baterije još uvijek nisu u široj upotrebi.
Nissan Motor Co. Ltd. javnosti je pokazao Pivo 2, moderno električno konceptno vozilo koje je prvi puta bilo predstavljeno na Tokyo Motor Showu održanom 27. listopada. Nissan Pivo 2 počiva na popularnosti prvog Piva prikazanog 2005. godine na Tokyo Motor Showu. Pokreću ga moderne kompaktne litij-ionske baterije
