लिथियम आयन ब्याट्री के छ?

द्वाराजेक मोरिसन, हार्डवेयर लेखक|सारा चेन|माइक प्याटरसन
प्रकाशित:फेब्रुअरी ८, २०२५

आजकल रिचार्ज गर्न मिल्ने लगभग सबै लिथियम आयन ब्याट्रीहरूमा चल्छ। तपाईको फोन, जाहिर छ। ल्यापटप। ती वायरलेस इयरबडहरू जुन तपाईंले अहिले लगाउनु भएको छ। सन् १९९१ मा सोनीले क्यामकोर्डरका लागि पहिलो लिथियम आयन सेलहरूलाई व्यावसायिकीकरण गर्दा यो प्रविधि सुरु भयो, र त्यसबेलादेखि यसले हरेक उत्पादन वर्गमा खाइरहेको छ।

मानिसहरू सोध्छन् "लिथियम आयन ब्याट्रीहरू के छ" एक साधारण सूचीको अपेक्षा गर्दै, तर वास्तविक जवाफ हो: आफ्नो घर वरिपरि हेर्नुहोस्। रिचार्जेबल उपकरणहरू गणना गर्नुहोस्। त्यो तपाईको जवाफ हो।

यी ब्याट्रीहरूले लिथियम आयनहरू दुई इलेक्ट्रोडहरू बीचमा अगाडि-पछाडि शटल गरेर ऊर्जा भण्डारण गर्छन्-एनोडमा डिस्चार्ज गर्दा, तपाईंले तिनीहरूलाई प्लग इन गर्दा उल्टो दिशा दिनुहुन्छ। रसायनशास्त्र जटिल सुनिन्छ तर व्यावहारिक नतिजा सीधा छ: पुरानो ब्याट्री प्रकारहरू भन्दा कम ठाउँमा धेरै पावरले कहिल्यै व्यवस्थापन गर्न सक्छ।

What Has Lithium Ion Batteries

तीन कारण। ऊर्जा घनत्वले अरू सबै कुरालाई हराउँछ। एक लिथियम आयन सेल प्याक 150-250 वाट-घन्टा प्रति किलोग्राम। यसलाई 40-60 Wh/kg मा निकल-क्याडमियमसँग तुलना गर्नुहोस्। नजिक पनि छैन ।

दोस्रो, कुनै मेमोरी प्रभाव छैन। पुरानो कर्डलेस फोनहरू सम्झनुहोस् जहाँ तपाईंले ब्याट्री पूर्ण रूपमा निकासी गर्नुपर्‍यो वा यसले यसको पूर्ण क्षमता "बिर्सन्छ"? लिथियम आयनले त्यसो गर्दैन। जहिले पनि चार्ज गर्नुहोस्। तेस्रो, कम सेल्फ-डिस्चार्ज-तिनीहरूले आफ्नो चार्ज शेल्फमा राख्छन्, NiMH ब्याट्रीहरूको लागि 20% विरुद्ध 2-3% प्रति महिना गुमाउँछन्।

लागत पनि घट्यो । ९० को दशकमा यी ब्याट्रीहरू यति महँगो थिए कि प्रिमियम इलेक्ट्रोनिक्सले मात्र प्रयोग गर्थे। अब तिनीहरू डलर स्टोर USB चार्जरहरूको लागि पर्याप्त सस्तो छन्। खैर, सस्तोपर्याप्त-अल्कालाइनहरू भन्दा अझै महँगो, तर रिचार्जेबिलिटीले छिटो फिर्ता गर्छ।

स्मार्टफोनले प्याकको नेतृत्व गर्छ। iPhone 15 Pro मा 3,274 mAh ब्याट्री छ। Samsung Galaxy S24 Ultra 5,000 mAh मा ठूलो हुन्छ। $५० प्रिपेड मोडेलदेखि $१,५०० फ्ल्यागशिपहरूसम्मका प्रत्येक फोनले लिथियम आयन-सामान्यतया लिथियम कोबाल्ट अक्साइड (LCO) रसायन प्रयोग गर्दछ किनभने यसले टाइट स्पेसहरूमा क्षमतालाई अधिकतम बनाउँछ।

ल्यापटपहरूले ठूला ब्याट्रीहरू चलाउँछन्, सामान्यतया अल्ट्राबुकहरूको लागि 50-80 Wh, कार्यस्थानहरूको लागि 100 Wh सम्म। वास्तवमा, विशेष स्वीकृति बिना हवाइजहाजमा ब्याट्री बोक्ने कानूनी सीमा 100 Wh हो, त्यसैले ल्यापटप निर्माताहरूले त्यो संख्यालाई लक्षित गर्छन्। FAA ले 2000 को दशकमा विमानहरूमा केही लिथियम ब्याट्री आगो पछि त्यो नियम सेट गर्यो।

ट्याब्लेटहरू बीचमा पर्छन्-iPad Pro को लगभग 40 Wh हुन्छ। किन्डल पेपरसेतो? सानो 6 Wh ब्याट्री जुन हप्तासम्म चल्छ किनभने e- मसीले सिप पावर देखाउँछ।

त्यसपछि सबै अन्य सामानहरू छन्। ताररहित मुसा र किबोर्डहरू (सामान्यतया AAA-आकार लिथियम आयन कक्षहरू)। ब्लुटुथ स्पिकरहरू-JBL, अल्टिमेट इयर, बोस, सबै लिथियम आयन। गेमिङ नियन्त्रकहरू। स्मार्ट घडीहरू। फिटनेस ट्र्याकरहरू। ताररहित सुरक्षा क्यामेराहरू। भिडियो ढोकाको घण्टी। इलेक्ट्रिक टूथब्रशहरू। ओरल-B iO शृङ्खलाले लिथियम ब्याट्री चार्जहरू बीच दुई हप्तासम्म राम्रो प्रयोग गर्छ।

AirPods Pro सँग इयरबड र केस बीचको ब्याट्री क्षमताको 1.98 Wh छ। जुन तपाईले सक्रिय आवाज रद्द गर्ने, स्थानिय अडियो प्रशोधन, र घण्टाको लागि वायरलेस कनेक्टिविटी पावर गर्दै हुनुहुन्छ भन्ने महसुस नगरेसम्म धेरै जस्तो लाग्दैन।

What Has Lithium Ion Batteries

विद्युतीय सवारी साधनहरूले मापन पूर्ण रूपमा परिवर्तन गरे। Tesla Model 3 Long Range ले ७५ kWh ब्याट्री-प्याक गर्छ जुन ७५,००० वाट-घण्टा, वा लगभग १५०० स्मार्टफोन ब्याट्रीको ऊर्जा मूल्यको हुन्छ। ब्याट्री मात्रै करिब १,००० पाउण्डको हुन्छ।

धेरैजसो ईभीहरूले फोनमा कोबाल्ट-हेभि सेलहरूको सट्टा निकल म्यांगनीज कोबाल्ट (NMC) वा लिथियम आइरन फस्फेट (LFP) रसायन प्रयोग गर्छन्। NMC ले राम्रो थर्मल स्थिरता संग राम्रो ऊर्जा घनत्व प्रदान गर्दछ। LFP सुरक्षित छ र लामो समय सम्म रहन्छ-BYD र Tesla दुबै ले LFP लाई मानक दायरा मोडेलहरूको लागि प्रयोग गर्दछ ट्रेड-अफ कम ऊर्जा घनत्व हो, त्यसैले तपाईंलाई समान दायराको लागि थप कक्षहरू चाहिन्छ।

Ford F-150 Lightning मा 131 kWh सम्म उपलब्ध छ। Rivian R1T अधिकतम प्याक कन्फिगरेसनमा 135 kWh मा जान्छ। लुसिड एयर ड्रीम रेंजले 112 kWh दावी गर्दछ र EPA दायराको 500 माइल भन्दा बढी प्राप्त गर्दछ किनभने तिनीहरूको मोटर र इलेक्ट्रोनिक्स पागल कुशल छन्।

विद्युतीय मोटरसाइकल चलिरहेका छन् । रेड पावर बाइकहरूले सामान्यतया 48V 14Ah प्याकहरू (672 Wh) प्रयोग गर्छन्। विशेष वा ट्रेक रन 500-700 Wh ब्याट्रीबाट उच्च-अन्त e-बाइकहरू। इ-स्कुटरहरू साना हुन्छन्- Xiaomi M365 ले 280 Wh प्रयोग गर्छ, बर्ड र लाइम भाडामा लिने स्कूटरहरू समान क्षमताका हुन्छन्।

इलेक्ट्रिक मोटरसाइकल अझै पनि आला तर बढ्दै गएको छ। Zero Motorcycles SR/F मा 14.4 kWh ब्याट्री छ। Energica Ego+ 21.5 kWh लाई धक्का दिन्छ। लामो राजमार्ग यात्राहरूको लागि पर्याप्त छैन, तर त्यहाँ पुग्न।

डुङ्गा पनि आउँछन् । X Shore Eelex 8000 इलेक्ट्रिक बोटले 125 kWh ब्याट्री प्याक चलाउँछ। क्यान्डेला C-8 हाइड्रोफोइल डुङ्गाले 44 kWh प्रयोग गर्दछ र तान्नु कम गर्न पानी माथि "फ्लाइ" गर्दछ। आर्क स्पोर्ट इलेक्ट्रिक वेकबोर्ड डुङ्गा $ 300,000 मा थियो अन्तिम पटक मैले जाँच गरें।

यो परिवर्तन छिटो भयो। बीस वर्ष पहिले, गम्भीर ठेकेदारहरू ताररहित उपकरणहरूमा हाँसे। आज? मिलवाउकी, डेवाल्ट, माकिता, बोश- तिनीहरू सबै लिथियम गए।

DeWalt को FlexVolt प्रणाली उपकरणको आधारमा 20V वा 60V चल्छ। मिलवाउकीको M18 प्लेटफर्ममा एउटै ब्याट्री प्रणाली साझेदारी गर्ने 200 भन्दा बढी उपकरणहरू छन्। तिनीहरूको उच्च आउटपुट ब्याट्रीहरूले 12 Ah क्षमता- दर्जनौं कटौतीहरू मार्फत गोलाकार आर चलाउन पर्याप्त छ।

बाहिरी पावर उपकरणहरू पछि। Ego Power Plus ले 56V 7.5 Ah प्याक (420 Wh) को प्रयोग गरेर ब्याट्री लन घास काट्ने यन्त्र बनाउँछ। तिनीहरूको स्ट्रिङ ट्रिमर, पात ब्लोअरहरू, स्नो ब्लोअरहरू पनि एउटै ब्याट्री प्लेटफर्म चलाउँछन्। Ryobi मा 40V प्रणाली छ। Greenworks ले ठूला उपकरणहरूको लागि 60V र 80V विकल्पहरू प्रदान गर्दछ।

रोबोट भ्याकुम र ल्यान मावरहरूले साना ब्याट्रीहरू चलाउँछन् किनभने तिनीहरू स्वचालित रूपमा रिचार्ज हुन्छन्। Roomba j7+ मा लगभग 60 Wh छ। Husqvarna Automower ले 18V लिथियम आयन प्रयोग गर्दछ, क्षमता मोडेल अनुसार फरक हुन्छ।

व्यावसायिक उपकरणहरू बढ्दै जान्छ। मिलवाउकीले काम साइटहरूमा धेरै उपकरणहरू चलाउनको लागि 300 Wh डेलिभर गर्ने ब्याकप्याक ब्याट्री बनाउँछ। Stihl ले ब्याट्री चेनसाहरू व्यावसायिक रूख कार्यको लागि पर्याप्त शक्तिशाली प्रदान गर्दछ।

पोर्टेबल अक्सिजन कन्सेन्ट्रेटरहरू श्वासप्रश्वासको अवस्था भएका मानिसहरूका लागि महत्त्वपूर्ण हुन्छन्। Inogen One G5 ले लिथियम आयन ब्याट्री प्रयोग गर्दछ जुन प्रवाह सेटिङहरूमा निर्भर 3-6 घण्टा सञ्चालन हुन्छ। Phillips Respironics Simply Go Mini लक्ष्य लगभग 4.5 घण्टा।

स्लीप एपनियाका लागि CPAP मेशिनहरूले ब्याट्री विकल्पहरू बढि प्रस्ताव गर्दछ। ResMed AirMini यात्रा CPAP ले बाहिरी लिथियम ब्याट्रीहरू चलाउन सक्छ। शिविर वा पावर आउटेज को लागी उपयोगी।

श्रवण यन्त्रहरू भर्खरै रिचार्जेबल लिथियममा स्विच गरियो। फोनक अडियो प्याराडाइज रातभर चार्ज हुन्छ र 16+ घण्टा चल्छ। Starkey Evolv AI समान प्रदर्शन। ती स-साना जस्ता-एयर बटन सेलहरू प्रत्येक केही दिनमा फम्लिनुभन्दा धेरै राम्रो।

चिकित्सा निगरानी उपकरणहरू-रक्तचाप मोनिटरहरू, ग्लुकोज मोनिटरहरू, पोर्टेबल ECG उपकरणहरू-अहिले धेरै रिचार्ज योग्य छन्। AliveCor KardiaMobile ले फोनमा ECG हरू रेकर्ड गर्छ, सानो लिथियम सेलमा महिनौंसम्म चल्छ।

इन्फ्युजन पम्पहरू, सर्जिकल उपकरणहरू, अस्पतालहरूमा प्रयोग हुने डायग्नोस्टिक उपकरणहरू{0}} धेरै लिथियम आयन ब्याकअप ब्याट्रीहरू वा पोर्टेबल पावर विकल्पहरू। स्ट्राइकर प्रणाली 8 सर्जिकल पावर उपकरणहरूले लिथियम आयन ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्दछ, अपरेटिङ रूम प्रयोगको लागि बाँझ बन्द गरिएको छ।

प्रत्यारोपणयोग्य यन्त्रहरू पूर्ण भिन्न श्रेणी हुन्। केही नयाँ पेसमेकरहरूले इन्डक्सनको प्रयोग गरेर ट्रान्सक्युटेनली (छाला मार्फत) चार्ज गरिएका रिचार्जेबल लिथियम आयन ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्छन्। Medtronic का मोडेलहरू छन् जहाँ ब्याट्री हरेक 7-10 वर्षमा सर्जिकल प्रतिस्थापनको आवश्यकताको सट्टा हप्तामा एक पटक ताररहित रूपमा रिचार्ज हुन्छ।

What Has Lithium Ion Batteries

Tesla Powerwall 2 13.5 kWh को स्टोर गर्दछ, लगभग $11,000 स्थापनाको लागत। Powerwall 3 भर्खरै राम्रो एकीकरणको साथ बाहिर आयो। Generac PWRcell ले 9-18 kWh मोड्युलर प्रणालीहरू प्रदान गर्दछ। LG Chem RESU कन्फिगरेसनको आधारमा 10-16 kWh सम्म जान्छ।

यी घरको ब्याट्रीहरू सौर्य प्यानलहरूसँग जोडिन्छन्{0}} दिनमा धेरै उत्पादनहरू भण्डारण गर्छन्, रातमा प्रयोग गर्नुहोस्। यदि ठीकसँग कन्फिगर गरिएको छ भने आउटेजको समयमा ब्याकअप पनि प्रदान गर्नुहोस्। सबै प्रणालीहरू ब्ल्याकआउटको समयमा काम गर्दैनन्; इन्भर्टर सेटअप मा निर्भर गर्दछ।

क्यालिफोर्नियाले नयाँ घरहरूमा सौर्यता अनिवार्य गर्दछ, त्यसैले त्यहाँ ब्याट्री अपनाउने गति बढिरहेको छ। हवाईमा उच्च बिजुली लागत र धेरै घाम छ, जसले सौर्य + भण्डारण अर्थशास्त्र राम्रोसँग काम गर्दछ। टेक्सासमा २०२१ मा त्यो ग्रिड विफलता थियो जसले घरको ब्याट्रीहरूमा चासो जगाएको थियो।

व्यावसायिक प्रतिष्ठानहरू धेरै ठूला हुन्छन्। एक किराना पसलले माग चार्ज व्यवस्थापनको लागि 50-100 kWh ब्याट्रीहरू स्थापना गर्न सक्छ। डाटा केन्द्रहरूले ब्याकअप पावर, डिजेल जेनेरेटरहरू प्रतिस्थापन वा पूरकको लागि मेगावाट-स्केल ब्याट्री कोठाहरू प्रयोग गर्छन्।

उपयोगिता स्केल जंगली छ। क्यालिफोर्नियाको मोस ल्यान्डिङ एनर्जी स्टोरेज सुविधासँग ३,००० मेगावाट क्षमता-जुन ३ मिलियन किलोवाट-घन्टा हो, वा धेरै घण्टाको लागि लगभग 225,000 घरहरूलाई बिजुली दिन पर्याप्त छ। यसले टेस्ला मेगाप्याक एकाइहरू प्रयोग गर्दछ, प्रत्येक एक ढुवानी कन्टेनर -साइजको 3 मेगावाट ब्याट्री।

अष्ट्रेलियाको Hornsdale पावर रिजर्भ पहिलो ठूलो ग्रिड ब्याट्री मध्ये एक थियो, टेस्ला द्वारा 150 MWh मा 2017 मा निर्मित। यता विस्तार भएको हो । यी प्रणालीहरूले ग्रिड फ्रिक्वेन्सी स्थिर गर्दछ, नवीकरणीय ऊर्जा भण्डारण गर्दछ, प्राकृतिक ग्यास पीकर प्लान्टहरूको आवश्यकता कम गर्दछ।

UPS (अबाधित बिजुली आपूर्ति) प्रणालीहरूले परम्परागत रूपमा लिड-एसिड ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्छन्। भारी, हरेक ३-५ वर्षमा प्रतिस्थापन आवश्यक, विषाक्त सामग्रीहरू समावेश छन्। APC, Eaton, Vertiv बाट लिथियम आयन UPS प्रणालीहरू लामो समयसम्म टिक्छन्, कम ठाउँ लिन्छन्, कम तौल गर्छन्। डाटा सेन्टरहरू विशेष गरी यस प्रकारको वजन घटाउनु भनेको भवनहरूमा कम संरचनात्मक भार हो।

ड्रोन र क्वाडकोप्टरहरू-डीजेआईले यो बजारमा प्रभुत्व जमाउँछ। तिनीहरूका ड्रोनहरूले लिथियम पोलिमर (LiPo) ब्याट्रीहरू चलाउँछन्, जुन प्राविधिक रूपमा पोलिमर इलेक्ट्रोलाइटको साथ लिथियम आयन संस्करण हो। DJI Mini 3 Pro ले लगभग 34 मिनेट उडान समयको लागि 2453 mAh ब्याट्री प्रयोग गर्दछ। Inspire 2 जस्ता ठूला ड्रोनहरूमा 98 Wh को दोहोरो ब्याट्रीहरू छन्।

सर्वेक्षण, निरीक्षण, डेलिभरीका लागि व्यावसायिक ड्रोनहरू- तिनीहरू सबै लिथियम ब्याट्रीहरू चलाउँछन्। अफ्रिकामा जिपलाइन मेडिकल डेलिभरी ड्रोनले लिथियम आयन प्रयोग गर्दछ। अमेजनको डेलिभरी ड्रोन प्रोटोटाइपहरूले तिनीहरूलाई प्रयोग गर्दछ।

एयरोस्पेस अनुप्रयोगहरू विस्तार। विद्युतीय विमान आउँदैछन् । Pipistrel Velis Electro सँग लिथियम ब्याट्री छ Beta Technologies र Joby Aviation ले ठूला लिथियम ब्याट्री प्याकहरूद्वारा संचालित इलेक्ट्रिक एयर ट्याक्सीहरू विकास गर्दैछ।

उपग्रहहरू र अन्तरिक्ष यानहरूले विशेष लिथियम आयन ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्छन् भ्याकुम, विकिरण, तापमान चरमहरू बाँच्नका लागि। अन्तर्राष्ट्रिय अन्तरिक्ष स्टेशनमा पुरानो निकल -हाइड्रोजन सेलहरू प्रतिस्थापन गर्ने लिथियम आयन ब्याट्रीहरू छन्। प्रत्येक ब्याट्री मोड्युलको तौल 400+ पाउन्ड हुन्छ।

सैन्य उपकरण-नाइट भिजन चश्मा, रणनीतिक रेडियो, GPS एकाइहरू, सबै चलिरहेको लिथियम ब्याट्रीहरू अब। सिपाहीहरूले दिनहरूका लागि उपकरण बोक्दा राम्रो ऊर्जा घनत्व महत्त्वपूर्ण हुन्छ। AN/PRC-163 रेडियोले रिचार्जेबल लिथियम आयन ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्दछ।

सोनी, क्यानन, निकोन सबै लिथियम आयनका क्यामेरा र फोटो गियर-मिररलेस क्यामेराहरू। Sony A7 IV ले प्रत्येक 16.4 Wh मा NP-FZ100 ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्दछ। व्यावसायिक प्रकाश - Aputure 300d LED बत्तीहरू V- माउन्ट लिथियम ब्याट्रीहरूमा चल्छन् (98 Wh मानक आकार)। वायरलेस माइक्रोफोन, भिडियो मनिटर, फिल्म/फोटो उत्पादनमा पोर्टेबल सबै कुरा।

What Has Lithium Ion Batteries

नयाँ ब्याट्री-सञ्चालित उत्पादनहरूमा प्रायः ब्लुटुथ वा Wi-फाई जडान हुन्छ। तपाईं आफ्नो फोनमा ब्याट्री स्थिति जाँच गर्न सक्नुहुन्छ। अहंकार पावर उपकरणहरूले एपमा चार्ज स्तर देखाउँछन्। Ryobi उपकरण पनि। टेस्लाले तपाईंलाई आफ्नो कारको ब्याट्री र टाढैबाट चार्जिङ निगरानी गर्न दिन्छ।

स्मार्ट ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणाली (BMS) ले धेरै काम गर्छ। तिनीहरूले सेल भोल्टेज-बहु-सेल प्याकमा सन्तुलनमा राख्छन्, व्यक्तिगत कक्षहरू समयसँगै अलग हुन्छन्, BMS ले तिनीहरूलाई बाहिर निकाल्छ। तिनीहरूले तापमान निगरानी गर्दछ, ओभरचार्जिंग र ओभरडिस्चार्जिंग रोक्न, उपकरणमा स्थिति संचार।

केही जडान गरिएका सुविधाहरू नौटंकी महसुस गर्छन्, तर महँगो उपकरणहरूको लागि रिमोट निगरानीले अर्थ दिन्छ। निर्माण टोलीले कुन ब्याट्री चार्ज गर्न आवश्यक छ भनेर ट्र्याक गर्न सक्छ। गृह ऊर्जा भण्डारण मालिकहरूले यात्रा गर्दा सौर्य उत्पादन र ब्याट्री स्थिति निगरानी गर्न सक्छन्।

यद्यपि सुरक्षा चिन्ताहरू छन्। ब्याट्री फर्मवेयरलाई कहिलेकाहीँ अद्यावधिकहरू चाहिन्छ। यदि त्यो संचार मार्ग ठीकसँग सुरक्षित छैन भने, यो एक सम्भावित जोखिम हो। धेरै मानिसहरूले ब्याट्री ह्याक गर्दैनन्, तर सैद्धान्तिक रूपमा सम्भव छ।

मानिसहरूले लिथियम ब्याट्रीहरूको बारेमा सोच नगरी निरन्तर सामना गर्छन्। बाथरूममा इलेक्ट्रिक टुथब्रश। ताररहित भ्याकुम क्लिनर (Dyson V15 मा 70 Wh छ)। रिचार्जेबल टर्चलाइट। तपाईंको झोलामा पावर बैंक-Anker ले 10,000 mAh (37 Wh) देखि 25,000 mAh (90 Wh) सम्म मोडलहरू बनाउँछ।

बच्चाहरूको खेलौना बढ्दो रिचार्जेबल। रिमोट कन्ट्रोल कार, लाइट{1}} खेलौना, इलेक्ट्रोनिक सिक्ने उपकरणहरू। लगातार क्षारीय ब्याट्रीहरू किन्दै बिट्स।

स्मार्ट होम डिभाइसहरू-रिङ भिडियो डोरबेलमा हटाउन सकिने लिथियम ब्याट्री हुन्छ। Arlo सुरक्षा क्यामेराले महिनौंसम्म रिचार्जेबल ब्याट्री प्रयोग गर्छ। Google Nest थर्मोस्ट्याटहरूमा ब्याकअप लिथियम ब्याट्रीहरू छन्। अगस्ट स्मार्ट लकहरू लिथियम AAs मा चल्छन्।

हलिडे बत्तीहरू पनि रिचार्ज गर्न सकिन्छ। ब्याट्री र सौर्य प्यानलहरूमा निर्मित- स्ट्रिङ बत्तीहरू। रिचार्जेबल एलईडी मैनबत्तीहरू। सजावटी वस्तुहरू।

व्यावसायिक प्रयोगका केसहरू व्यापक रूपमा भिन्न हुन्छन्। निर्माण कार्यकर्ताहरूले दिनभर मिलवाकी वा डिवाल्ट ब्याट्रीहरू बदल्छन्। वेयरहाउस फोर्कलिफ्टहरूले ब्रेकको समयमा लिथियम आयन ब्याट्रीहरू चार्ज गर्दछ-१५-मिनेटको अवसर चार्ज गर्ने बीटहरू लीड-एसिड ब्याट्रीहरू चार्ज हुनको लागि घण्टा पर्खन्छ।

कृषि उपकरण अवलम्बन सुस्त तर भइरहेको छ। जोन डिरेले विद्युतीय ट्रयाक्टरहरू परीक्षण गर्दै। स्वायत्त खेती गर्ने रोबोटहरू प्राय: विद्युतीय हुन्छन्। ब्याट्री ब्याकअप संग सिंचाई प्रणाली।

सफाई उद्योगले लिथियमलाई अँगालेको छ। फ्लोर स्क्रबरहरू, कार्पेट एक्स्ट्रक्टरहरू, व्यावसायिक दबाव धुनेहरू{1}} टेनेन्ट र कार्चर जस्ता कम्पनीहरूले लिथियम विकल्पहरू प्रस्ताव गर्छन्। छिटो चार्जिङ, हल्का तौल, कुनै ब्याट्री पानी मर्मत सम्भार जस्तै पुरानो लीड-एसिड प्रणाली आवश्यक छ।

ब्याट्रीहरू बिग्रन्छ। रसायन विज्ञान सधैंभरि रहँदैन। सामान्य लिथियम आयन ब्याट्रीले 500-1000 चार्ज चक्र पछि 80% क्षमता राख्छ, रसायन विज्ञान र उपयोग ढाँचामा निर्भर गर्दछ। Tesla ले आफ्नो EV ब्याट्रीहरूलाई मोडेलको आधारमा 8 वर्ष/100,000-150,000 माइलमा 70% रिटेन्सनको लागि वारेन्टी दिन्छ।

तापक्रमले कुनै पनि कुरा भन्दा छिटो ब्याट्रीहरू मार्छ। ३० डिग्री (86 डिग्री फारेनहाइट) भन्दा माथिको ब्याट्री भण्डारण वा प्रयोग गर्दा विशेष गरी खराब-तातोले नियमित रूपमा क्षरणलाई गति दिन्छ। चिसोले अस्थायी क्षमता घटाउँछ तर गर्मीले जस्तै स्थायी क्षति गर्दैन। यही कारणले फिनिक्स ईभी ब्याट्रीहरू सिएटल ब्याट्रीहरू भन्दा छिटो बिग्रन्छ।

क्यालेन्डर बुढ्यौली पनि वास्तविक छ। प्रयोग नगरी बस्दा पनि ब्याट्रीहरू बिग्रन्छ। तिनीहरूलाई सबैभन्दा लामो शेल्फ जीवनको लागि 40-50% चार्जमा चिसो तापक्रममा भण्डार गर्नुहोस्। ब्याट्रीलाई 100% चार्जमा र विस्तारित अवधिको लागि 40 डिग्रीमा राख्नु सबैभन्दा खराब अवस्था हो।

सुरक्षा घटनाहरू विरलै हुन्छन् तर समाचार बनाउँछन्। सन् २०१६ मा सामसुङ ग्यालेक्सी नोट ७ आगोको कारणले गर्दा उत्पादनमा कमी आएको थियो - उनीहरूले २५ लाख फोन फिर्ता गरे। होभरबोर्डहरू 2015-2016 मा धेरै पटक आगो लगाइयो कि एयरलाइन्सले तिनीहरूलाई प्रतिबन्ध लगाए। सामान्यतया यसले गुणस्तर नियन्त्रण समस्याहरू, भौतिक क्षति, वा गलत चार्जरहरू चार्ज गर्नको लागि ट्रेस गर्दछ।

थर्मल रनअवे-जब सेल धेरै तातो हुन्छ र तातोले थप प्रतिक्रियाहरू ट्रिगर गर्दछ जसले थप ताप उत्पन्न गर्छ- मुख्य विफलता मोड हो। ठीकसँग डिजाइन गरिएका ब्याट्रीहरूमा धेरै सुरक्षा सुविधाहरू छन्: वर्तमान सीमित सर्किटहरू, थर्मल फ्यूजहरू, दबाब राहत भेन्टहरू, विभाजक बन्द तहहरू। सस्तो ब्याट्रीहरूले यी सुरक्षाहरू छोड्छन्।

अनुकूलताले प्रयोगकर्ताहरूलाई निराश बनाउँछ। प्रत्येक उपकरण ब्रान्डले विभिन्न ब्याट्री फारम कारकहरू प्रयोग गर्दछ। DeWalt ब्याट्रीहरू मिलवाउकी उपकरणहरूमा फिट हुँदैनन्। Ryobi ले आफ्नो One+ प्लेटफर्मसँग मिल्दो 2005 बाट उपकरणहरू 2025 बाट ब्याट्रीहरूसँग काम गर्न- वर्षौंदेखि स्मार्ट बनाएको छ। तर धेरै निर्माताहरू विक्रेता लक-इन चाहन्छन्।

पुनर्चक्रण पूर्वाधार अझै विकास भइरहेको छ। Li-साइकल, रेडवुड सामग्री, र अन्य समर्पित लिथियम ब्याट्री रिसाइक्लिंग प्लान्टहरू निर्माण गर्दै। तिनीहरूले ब्याट्री सामग्रीको 95%+ रिकभर गर्न सक्छन्। तर सङ्कलन रसद चुनौतीपूर्ण रहन्छ-मानिसहरूले ब्याट्रीहरू रद्दीटोकरीमा फाल्छन्, ल्यान्डफिल समस्याहरू सिर्जना गर्छन्।

BMS महत्वपूर्ण तर अदृश्य छ। ल्यापटपमा, यसले प्रत्येक सेल समूहलाई निगरानी गर्दछ, बाँकी रनटाइम अनुमान गर्दछ, चार्ज दर नियन्त्रण गर्दछ, अपरेटिङ सिस्टममा ब्याट्री स्वास्थ्य रिपोर्ट गर्दछ। सुनिने भन्दा परिष्कृत।

राज्य-को-चार्ज अनुमान आश्चर्यजनक रूपमा गाह्रो छ। ब्याट्री भोल्टेज चार्ज स्तर संग सम्बन्धित छ, तर सम्बन्ध तापमान, लोड, ब्याट्री उमेर संग भिन्न हुन्छ। राम्रो BMS ले जटिल एल्गोरिदमहरू प्रयोग गर्दछ जुन यी सबै कुराहरू समावेश गर्दछ। त्यसैले फोनको ब्याट्री प्रतिशतहरू कहिलेकाहीं अप्रत्याशित रूपमा उफ्रिने वा खस्छ -अनुमान पुन: क्यालिब्रेट हुन्छ।

बहु-सेल प्याकहरूमा सेल सन्तुलन महत्त्वपूर्ण छ। व्यक्तिगत कोशिकाहरूमा अनिवार्य रूपमा थोरै क्षमता भिन्नताहरू छन्। चार्जिङको बेला, BMS ले कमजोरहरूलाई समात्नको लागि फुलर सेलहरू वरिपरि करेन्ट बन्द गर्न सक्छ। निष्क्रिय सन्तुलनले ऊर्जालाई तापको रूपमा नष्ट गर्छ। सक्रिय सन्तुलनले कोशिकाहरू बीच ऊर्जा स्थानान्तरण गर्दछ, अधिक कुशल तर अधिक महँगो।

तापक्रम व्यवस्थापन{{0}BMS ले सेलको तापक्रम निगरानी गर्छ र यदि चीजहरू धेरै तातो भएमा चार्ज/डिस्चार्ज दरहरू घटाउन सक्छ। EVs मा तरल चिसो संग परिष्कृत थर्मल व्यवस्थापन छ। पावर उपकरणहरू केवल थर्मल कटअफहरूमा भर पर्छन्।

सञ्चार प्रोटोकलहरू-BMS चिपहरू I2C, SMBus, CAN बस वा स्वामित्व प्रोटोकलहरू प्रयोग गरेर होस्ट उपकरणहरूसँग कुरा गर्छन्। यसले उपकरणहरूलाई सही ब्याट्री जानकारी प्रदर्शन गर्न र कार्यसम्पादन अनुकूलन गर्न दिन्छ।

औद्योगिक अनुप्रयोगहरूले ब्याट्री निगरानीलाई फराकिलो प्रणालीहरूमा एकीकृत गर्दछ। एउटा गोदामले सबै फोर्कलिफ्ट ब्याट्रीहरू केन्द्रीय रूपमा ट्र्याक गर्न सक्छ, चार्जिङको समय निर्धारण गर्न र प्रतिस्थापनको आवश्यकता पर्ने ब्याट्रीहरूलाई फ्ल्याग गर्ने। BMS डाटामा आधारित भविष्यवाणी मर्मत।

ठोस-स्टेट ब्याट्रीहरू पवित्र ग्रेल हुन्। तरल इलेक्ट्रोलाइटलाई ठोस सिरेमिक वा पोलिमर सामग्रीसँग बदल्नुहोस्। सैद्धान्तिक रूपमा सुरक्षित-कुनै ज्वलनशील तरल पदार्थ छैन। उच्च ऊर्जा घनत्व सम्भव छ। टोयोटाले 2027-2028 सम्ममा गाडीहरूमा ठोस-स्टेट ब्याट्रीहरू हुने दाबी गर्दछ। QuantumScape, ठोस शक्ति, अन्य प्रविधि विकास गर्दै। तर मापन मा उत्पादन अनसुलझे रहन्छ।

लिथियमको सट्टा नुन प्रयोग गरेर सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू-सस्तो कच्चा माल, सम्भावित रूपमा कम लागत। CATL ले २०२१ मा व्यावसायिक सोडियम-आयन ब्याट्रीहरूको घोषणा गर्‍यो। ऊर्जा घनत्व लिथियम आयन भन्दा कम छ, तर त्यो स्थिर भण्डारणको लागि स्वीकार्य छ। नर्थभोल्ट बिल्डिंग सोडियम-यूरोपमा आयन उत्पादन।

लिथियम-सल्फर सैद्धान्तिक रूपमा हालको लिथियम आयनको लागि 500 Wh/kg बनाम 250 Wh/kg सम्म धेरै उच्च ऊर्जा घनत्व प्रदान गर्दछ। तर साइकल जीवन भयानक भएको छ, सामान्यतया 50-100 चक्र पछि अपमानजनक। अनुसन्धान जारी छ।

लिथियम-एयर (लिथियम-अक्सिजन) ब्याट्रीहरूमा अझ उच्च सैद्धान्तिक सीमाहरू-सम्भावित रूपमा 1,000 Wh/kg छन्। तर तिनीहरू अझै ठूलो व्यावहारिक चुनौतीहरूको साथ प्रयोगशाला जिज्ञासाहरू छन्।

What Has Lithium Ion Batteries

अर्को ५-१० वर्षसम्म, परम्परागत लिथियम आयन हावी हुनेछ। बढ्दो सुधारहरू आउँदैछन्-राम्रो क्याथोड सामग्रीहरू, सिलिकन एनोडहरू ग्रेफाइट प्रतिस्थापन गर्दै (बस्टिङ क्षमता 20-40%), निर्माण प्रक्रिया सुधारहरू लागत घटाउँछन्।

ब्याट्री लागत 2010 देखि 2023 सम्म लगभग 90% घट्यो, लगभग $1,100/kWh बाट $130/kWh EV ब्याट्रीहरूको लागि। त्यो प्रवृति जारी छ, सायद २०३० सम्ममा $८०-१००/किलोवाट घन्टामा पुग्ने छ। ती मूल्यहरूमा, EVsहरू सब्सिडी बिना ग्यास सवारी साधनहरूसँग लागत समानतामा पुग्छन्।

कोबाल्ट कटौती एक प्रमुख फोकस हो। कोबाल्ट खानीमा मानव अधिकारको चिन्ता र आपूर्ति श्रृंखला जोखिमहरू छन्। आधुनिक NMC ब्याट्रीहरूले पुरानो ढाँचाहरू भन्दा कम कोबाल्ट प्रयोग गर्दछ (NMC 811 मा 80% निकल, 10% म्यांगनीज, 10% कोबाल्ट बनाम पहिलेको 1:1:1 अनुपात छ)। LFP ब्याट्रीहरूमा कुनै पनि कोबाल्ट हुँदैन।

सिलिकन एनोडहरू अब व्यवसायीकरण भइरहेका छन्। Sila Nanotechnologies ले धेरै निर्माताहरूलाई सिलिकन एनोड सामग्री आपूर्ति गर्दछ। प्यानासोनिकले उत्पादनको लागि सिलिकन एनोड ब्याट्री घोषणा गर्‍यो। टेस्लाले पहिले नै आफ्नो सेलहरूमा केही सिलिकन प्रयोग गर्दैछ। यसले ब्याट्रीको बारेमा कुनै पनि परिवर्तन नगरी क्षमता 10-20% बढाउँछ।

"लिथियम आयन ब्याट्री के छ" भन्ने प्रश्नको जवाफ पाँच वर्षमा अझ लामो हुनेछ। बिजुलीमा जाने उत्पादनहरूको थप कोटीहरू। थप अनुप्रयोगहरू जहाँ लिथियम आयनले पुरानो प्रविधिहरू विस्थापित गर्दछ। प्रविधि द्रुत रूपमा परिपक्व भयो तर यो अझै पनि सुधार भइरहेको छ।

कुन यन्त्रहरूले लिथियम ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्छन् भन्ने कुरा बुझ्नु महत्त्वपूर्ण छ किनकि हामीले तीमध्ये धेरै सङ्कलन गर्छौं। अधिकांश घरपरिवारमा अहिले २०-५० रिचार्ज गर्न मिल्ने यन्त्रहरू छन्। तपाईंसँग के छ, यसलाई कसरी कायम राख्ने, र कहिले बदल्ने भन्ने कुरा थाहा पाउँदा ती लगानीहरू लामो समयसम्म टिक्छन् र राम्रो प्रदर्शन गर्छन्।