Hvat hevur Lithium ionbattarí?

ViðJake Morrison, Hardware rithøvundur|Sarah Chen|Mike Patterson
Útgivið:februar 2025

Rættiliga nógv alt løðandi í hesum døgum rennur á litium-ion battaríum. Telefonin hjá tær, sjálvandi. Fartelda. Hasar tráðleysu oyratelefonirnar, sum tú nokk ert í beint nú. Tøknin tók seg upp í 1991, tá Sony kommerveraði tær fyrstu litium-ionkyknurnar til kamoratorar, og hon hevur etið inn í hvønn vørubólk síðani.

Fólk spyrja "hvat hevur litium-ion battarí" og vænta ein einfaldan lista, men tað veruliga svarið er: far at hyggja runt í húsinum. Tel uppløðandi tólini. Hatta er títt svar.

Hesi battaríini goyma orku við at koyra litiumjonir aftur og fram millum tvær elektrodur{0}ansið at katoda, tá tú rennur, afturvendandi, tá tú stingur tær í. Kemiin ljóðar fløkt, men tað praktiska úrslitið er beinleiðis: meira kraft í minni plássi enn eldri battarísløg nakrantíð kundu umsita.

What Has Lithium Ion Batteries

Tríggjar orsøkir. Orkutættleikin slær alt annað. Ein litium-ionkyknur pakkar 150{{3}250 watt-tímar fyri hvørt kilo. Samanber tað við nikkel-kadmium á kanska 40-60 Wh/kg. Ikki eisini tætt.

Í øðrum lagi eingin minniseffekt. Minnist tú gamlar snúruleysar telefonir har tú skuldi drena battaríið til fulnar ella tað skuldi "gloyma" sína fullu kapasitet? Tað ger Lithium ion ikki. Løð tað hvørja ferð. Í triðja lagi, lágt sjálv{{3}>avtalu{4}} teir halda løðingina sita á hill, og missa kanska 2-3% um mánaðin mótvegis 20% fyri NiMH battaríini.

Kostnaðurin kom eisini niður. Aftur í 90’unum vóru hesi battaríini nóg dýr, at bert premium elektronikkur brúkti tey. Nú eru tey nóg bílig til dollara handil USB løðarar. Ja, bíliganóg mikið- enn dýrari enn alkaliskir, men uppfyllingin rindar skjótt aftur.

Snildfonir leiða pakkan. iPhone 15 Pro hevur eitt 3.274 mAh battarí. Samsung Galaxy S24 Ultra fer størri við 5.000 mAh. Hvør telefon frá $50 forgjaldsmodellum til $ 1.500 flaggskip brúkar litium ion{{12}veruliga litium koboltoxid (LCO) kemi, tí hon maksimerar kapasitetin í trongum rúmum.

Farteldur koyra størri battarí, vanliga 50-80 Wh fyri ultrabøkur, upp til 100 Wh til arbeiðsstøðir. Faktiskt er 100 Wh lógarmarkið fyri at bera battarí á flogførum uttan serliga góðkenning, og tí miða fartelduframleiðarar miða eftir tí talinum. FAA setti ta regluna eftir at okkurt litiumbattarí skotið á flogfør í 2000-árunum.

Tablettir falla inn ímillum{0}}iPad Pro hevur umleið 40 Wh. Kinle Paperwhite? Smá 6 Wh battarí sum varir vikur tí e{4}}ink vísir sopp kraft.

Síðani er tað alt hitt. Tráðleysar músir og knappaborð (vanliga AAA{{1} stødd litium-ionkyknur). Bluetooth hátalarar-JBL, Endalig oyru, Bosa, øll litium-ion. Gaming stýringar. Smartwatchar. Fitness sporarar. Tráðleys trygdarmyndatól. Video duraklokkur. El tannbustir. Oral-B iO røðin brúkar eitt litiumbattarí gott í tvær vikur millum løðingar.

AirPods Pro hava 1,98 Wh av battaríkapasiteti samanlagt millum oyratelefonirnar og hølið. Hvat ljóðar ikki sum nógv, fyrr enn tú gert tær greitt, at tey streyma virkna larm-avlýsing, rúmliga ljóðviðgerð og tráðleyst samband í fleiri tímar.

What Has Lithium Ion Batteries

El-akfør broyttu skala heilt. Tesla Model 3 Langur Range pakkar eitt 75 kWh battaríi{{3} sum er 75.000 watt-tímar, ella umleið 1.500 snildfonbattarí virði av orku. Battaríið einsamalt vigar umleið 1.000 pund.

Flestu EV brúka nikkelmangan-kobolt (NMC) ella litiumjarnfosfat (LFP) kemi heldur enn kobolt-tungu kyknurnar í telefonum. NMC bjóðar góðan orkutættleika við betri termiskum stabiliteti. LFP er tryggari og varir longri -BYD og Tesla brúka bæði LFP til standard økismodell nú. Trade-off er lægri orkutættleiki, so tú hevur brúk fyri fleiri kyknum fyri sama øki.

Ford F-150 Lightning hevur upp til 131 kWh tøk. Rivian R1T fer til 135 kWh í Max Pack uppsetingini. Lucid Air Dream Range krevur 112 kWh og fær yvir 500 míl av EPA úrvali tí teirra motorar og elektronikkur eru galin effektiv.

El-súkklur eru í hásæti. Rad Power Súkklur brúka vanliga 48V 14Ah pakkar (672 Wh). Hægri-end e- súkklur frá serkønum ella Trek koyring 500{{9}700 Wh battarí. E- og skúmar eru smærri Xiaomi M365 brúkar 280 Wh, Fugla- og Lime leiguscotarar reka líknandi førleikar.

El motorsúkklur enn nisja men vaksa. Null motorsúkklur SR/F hevur eitt 14,4 kWh battarí. Energica Ego+ stoytir 21,5 kWh. Ikki heilt nokk til langar motorvegtúrar enn, men at koma hartil.

Bátar koma eisini. X Shore Eelex 8000 el-bátur koyrir ein 125 kWh battarípakka. Candela C-8 hydrofoil bátur brúkar 44 kWh og "flugur" omanfyri vatn fyri at minka um drag. Arc Sport el wakeboard báturin var á $300.000 seinast eg kannaði.

Hendan umleggingin hendi skjótt. Fyri 20 árum síðani flentu álvarsligir arbeiðstakarar at snúruleysum tólum. Í dag? Milwaukee, DeWalt, Makita, Bosch-teir eru allir farnir litium.

FlexVolt skipanin hjá DeWalt koyrir 20V ella 60V alt eftir tólinum. Milwaukee's M18 pallurin hevur yvir 200 tól, sum deila somu battarískipan. Teirra High Output battarí raktu 12 Ah kapasitet{{7}nokk til at koyra eina rundsag gjøgnum dusintals sker.

Uttandura streymútgerð fylgdi við. Ego Power Plus ger eina battarí graslíkissláimaskinu við at brúka ein 56V 7,5 Ah pakka (420 Wh). Teirra streingjaklipparar, blaðblásarar, enntá snjóblásarar koyra sama battarípall. Ryobi hevur eina 40V skipan. Greenworks bjóðar 60V og 80V møguleikar til størri útgerð.

Robottsvakuum og graslíkissláimaskinur koyra smærri battarí, síðani tey løða sjálvvirkandi. Roomba j7+ hevur umleið 60 Wh. Husqvarna Automower brúkar 18V litium-ion, kapasitetur er ymiskur eftir modelli.

Faklig útgerð heldur fram at vaksa. Milwaukee ger eitt ryggsekkbattarí, sum gevur 300 Wh til at koyra fleiri tól á arbeiðsplássum. Stihl bjóðar battaríketusag, sum eru nóg kraftmiklar til vinnuligt træarbeiði.

Flytilig súrevniskonsentratorar eru avgerandi fyri fólk við andadráttarviðurskiftum. Inogen One G5 brúkar eitt litium-ion battarí, sum gevur 3-6 tímar av rakstri alt eftir streyminnstillingum. Phillips Respironics bara Go Mini miðar umleið 4,5 tímar.

CPAP maskinur til svøvnapné bjóða alsamt meira battarímøguleikar. ResMed AirMini ferð CPAP kann koyra av eksternum litiumbattaríum. Nýtiligt til tjalding ella streymslit.

Hoyringstól skift til løðandi litium fyri stuttum. Phonak Audeo Paradísur løðir yvir nátt og koyrir 16+ tímar. Starkey Evolv AI líknandi avrikið. Nógv betri enn at fumblera við teimum smáu sinc-ir knappakyknunum nakrar dagar um árið.

Medisinskt eftirlitsútgerð-blóðtrýstskjálvtar, glukosuskjálvtar, flytiligir EKG-tólir-nógvir nú løðir. AliveCor KardiaMobile skrásetur EKGs á telefon, koyrir á einum lítlum litiumfrumum varandi mánaðum.

Infusiónspumpur, skurðverktøk, diagnostiska útgerð, sum verður nýtt á sjúkrahúsum-lots av litium-ion backup battaríum ella flytiligum streymmøguleikum. Stryker System 8 skurðverktøkini brúka litium-ion battarí, steril innsiglað til skurðstovunýtslu.

Ílegufør tól eru ein heilt annar flokkur. Summir nýggjari hjartastartarar brúka løðandi litium-ionbattarí lødd transkint (gjøgnum húðina) við at brúka induktión. Medtronic hevur modellir, har battaríið fær lødd tráðleyst eina ferð um vikuna í staðin fyri at hava tørv á skurðviðgerð 7-10 ár.

What Has Lithium Ion Batteries

Tesla Powerwall 2 handlar 13,5 kWh, kostar umleið 11.000 dollarar settar upp. Powerwall 3 kom út fyri stuttum við betri integratión. Generac PWRcell bjóðar 9-18 kWh modulskipanir. LG Chem RESU fer frá 10-16 kWh alt eftir uppseting.

Hesi heimabattaríini para seg saman við sólpanelum- goyma yvirskotsframleiðslu um dagin, brúka tað um náttina. Veit eisini backup undir sløkking, um uppsett rætt. Ikki allar skipanir virka undir myrkingar; veldst um invertara uppsetingina.

Kalifornia áleggur sól á nýggjum húsum, so battaríættleiðingin er í ferð við at skunda undir har. Hawaii hevur høgan elkostnað umframt nógva sól, sum ger, at sól + goymslubúskapur virkar væl. Texas hevði tað grid-svik í 2021 sum koyrdi áhuga fyri heimabattaríum.

Vinnuligar innleggingar ganga nógv størri. Ein matvøruhandil kann seta 50{{3}100 kWh av battaríum til eftirspurningsløðingsstýring. Dátumiðstøðir brúka battarírúm í megawatt-skala til backup-orku, skifta út ella fylla út dieselgeneratorar.

Nýtsluskala er villur. Moss lendingarorkugoymslan í Kalifornia hevur 3.000 MWh av kapasiteti-tað eru 3 milliónir kilowatt-tímar, ella nokk til at stýra umleið 225.000 heimum í fleiri tímar. Tað brúkar Tesla Megapack eindir, sum hvør sær ein skipaílati{{9} stødd 3 MWh battarí.

Hornsdale Power Reserve í Avstralia var eitt av teimum fyrstu stóru ristbattaríunum, sum Tesla bygdi í 2017 á 150 MWh. Tað er víðkað síðani. Hesar skipanir stabilisera netfrekvensin, goyma varandi orku, minka um tørvin á jarðgasspeakerplantum.

UPS (óavmarkandi streymveitingar) skipanir nýttu siðvenjuliga blý-acid battarí. Tungt, tørvur á útskifting 3-5 ár, innihelt eitrandi tilfar. Lithium-ion UPS skipanir frá APC, Eaton, Vertiv heldur longri, taka minni pláss, viga minni. Dátumiðstøðir serliga sum henda minkandi vektin merkir minni strukturella last í bygningum.

Dronur og quadcopterir-DJI ræður yvir hesum marknaðinum. Dronurnar hjá teimum koyra litiumpolymer (LiPo) battarí, sum tøkniliga eru ein litium-ionvariant við polymerelektrolyti. DJI Mini 3 Pro brúkar eitt 2453 mAh battarí í umleið 34 minuttir flogtíð. Størri dronur sum Inspire 2 bera dupult battarí tilsamans 98 Wh.

Professionellar dronur til kanningar, eftirlit, avhending-teir koyra allir litiumbattaríir. Zipline medisinskar føðingardronur í Afrika brúka litium-ion. Avhendingardronuprototypurnar hjá Amazon brúka tær.

Aerospace forrit víðkast. El-flogfør koma. Pipistel Velis Electro hevur litiumbattaríir{{2} fyrst el-fløtur, sum er fult el-fløta, sum er góðkendur til flogvenjing í Evropa. Beta Technologies og Joby-flogferðsla at menna el-luft-taxa, sum eru drivnir av stórum litiumbattarípakkum.

Satellittir og rúmdarfar brúka serkøn litium-ionbattarí, sum eru bygd til at yvirliva vakuum, geisling, hitaekstrem. Altjóða rúmdarstøðin hevur litium-ionbattarí, sum avloysa eldri nikkel-hydrogenkyknur. Hvørt battarímodul vigar 400+ pund.

Herútgerð- náttarsjónarbrillur, taktiskar útvarp, GPS-eindir, allar rennandi litiumbattaríir nú. Betri orkutættleiki hevur týdning, tá hermenn bera útgerð í dagar. AN/PRC-163 útvarpið brúkar løðandi litium-ionbattarí.

Myndatól og myndagear- spýtleys myndatól frá Sony, Canon, Nikon alt litium-ion. Sony A7 IV brúkar NP{{3}FZ100 battarí við 16,4 Wh hvør. Professionel ljós-Aputure 300d LED-ljós koyra á V- mount litiumbattarí (98 Wh standard stødd). Tráðleysar mikrofonir, videoskjálvtar, alt flytiligt í films/myndaframleiðslu.

What Has Lithium Ion Batteries

Nýggjari battarí-}áttar vørur hava ofta Bluetooth ella Wi-Fi samband. Tú kanst kanna battarístøðuna á telefonini. Ego elverktøk vísa løðingsstig í eini app. Ryobi tól eisini. Tesla letur teg hava eftirlit við battarínum á bilinum og løða fjarskifti.

Snildar battarístýringarskipanir (BMS) gera nógv arbeiði. Tey javna kyknuspenning-in ein multi{2}}kyknupakka, einstakar kyknur reka sundur yvir tíð, BMS javnar tær út. Tey hava eftirlit við hitanum, fyribyrgja yvirløðing og yvirútløðandi, miðla status til tólið.

Sum tilknýtt funktiónir kennast gimmicky, men fjareftirlit fyri dýra útgerð gevur meining. Byggimanningar kunnu fylgja við, hvørji battarí hava tørv á løðing. Heimaorkugoymslueigarar kunnu hava eftirlit við sólframleiðslu og battarístøðu, meðan teir ferðast.

Trygdarviðurskifti eru tó. Battarí fastforrit hevur tørv á dagføringum onkuntíð. Um tann samskiftisleiðin ikki er tryggjað á rættan hátt, so er tað ein møguligur sárbarleiki. Ikki nógv fólk hacka battarí, men í teori sum gjørligt.

Fólk møta litiumbattaríum støðugt uttan at hugsa um tað. El tannbust í baðirúminum. Snúraleysur dustsúgvari (Dyson V15 hevur 70 Wh). Løðandi vasaljós. Streymbanki í posanum-Aker ger modellir frá 10.000 mAh (37 Wh) upp til 25.000 mAh (90 Wh).

Kids leikutoy alsamt meira løðandi. Fjarstýringsbilar, ljós-up leikur, elektronisk lærutól. Sláar at keypa alkalisk battarí støðugt.

Smart heimatól- Ring video hurðarklokka hevur eitt avtøkuført litiumbattarí. Arlo trygdarmyndatól brúka løðilig battarí varandi mánaðir. Google Nest termostatar hava backup litium battarí. August snildfonir koyra á litium AAs.

Frítíðarljós, sum fara løðandi eisini. Streingjaljós við bygt-in battaríum og sólpanelum. Løðandi LED-kertiljós. Prýðiligir lutir.

Yrkisnýtslutilburðir eru sera ymiskir. Byggiarbeiðarar skifta Milwaukee ella DeWalt battarí allan dagin. Goymsla gaffiltrukkar løða litium-ion battarí í steðgi{{3}15-minuttum møguleika at løða sløg bíðitíð til blýsýru battaríir at løða.

Landbúnaðarútgerðarsamtyktin hægri men hendir. John Deere roynir el-traktorar. Sjálvvirkandi alirobottar ofta el. Veitingarskipanir við battarí backup.

Reingerðarídnaður fevndi litium. Gólvskrubbarar, teppiútdráttir, handilstrýstvaskarar- fyri fyritøkur sum Tennant og Karcher bjóða litiummøguleikar. Skjótari løðing, lættari vekt, einki battarívatning viðlíkahald sum gamlar blý{{3}acid skipanir, sum tørvur er á.

Battaríini niðurbrótast. Evnafrøði heldur ikki í allar ævir. Vanligt litium-ion battarí varðveitir 80% kapasitet eftir 500-1000 løðingarringrásir, alt eftir evnafrøði og nýtslumynstri. Tesla ábyrgdar teirra EV battarí fyri 70% varðveitslu við 8 ár/100.000-150.000 míl alt eftir modelli.

Hiti drepur battarí skjótari enn nakað annað. Hita serliga ring- at stinga ella brúka battarí omanfyri 30 stig (86 stig F) skunda javnan niðurbróting. Cold minkar um fyribils kapasitetin men elvir ikki til varandi skaða sum hitin ger. Hetta er orsøkin til, at Phoenix EV battaríini niðurbrótast skjótari enn battaríini í Seattle.

Kalendara aldring er verulig eisini. Battaríini niðurbrótast enntá at sita óbrúkt. Goym tey við 40-50% løðing í køldum hita í longstu haldføri. At halda battarí við 100% løðing og 40 stig í longri tíðarskeið er ringast tilfelli.

Trygdartilburðir henda sjáldan men gera tíðindi, tá tær gera tað. Framleiðslubrek elvdu til Samsung Galaxy Viðmerking 7 eldar í 2016-tey minnast aftur á 2,5 milliónir telefonir. Hovboards fingu so ofta eld í 2015-2016, at flogfeløg bannaðu teimum. Vanliga sporar hetta til at framleiða góðskueftirlitsmál, fysiskan skaða ella løðing við skeivum løðarum.

Termisk runway- tá ein kykna ovurhitar og hitin útloysir fleiri reaktiónir, sum geva meira hita{1}} er høvuðsbiluhátturin. Ordiliga sniðgivin battarí hava fleiri trygdarfunktiónir: núverandi avmarkandi rásir, termiskar sikringar, trýstreinsiventilatiónir, loysingarløg. Bílig battarí sleppa hesum verjum.

Kompatibilitetur frustrerar brúkararnar. Hvørt tólmerki brúkar ymiskar battaríformfaktorar. DeWalt battaríini passa ikki til Milwaukee tól. Ryobi hevur verið smart við at halda sín One+ pall kompatibul í ár-tools frá 2005 arbeiða við battaríum frá 2025. Men flestu framleiðarar vilja hava tann seljara lás-in.

Endurnýtsla av undirstøðukervinum mennist enn. Li-cyklus, Redwood Tilfar og onnur byggja dedikeraðar litiumbattarí endurnýtsluverk. Tey kunnu endurvinna 95%+ av battarítilfari. Men savnslogistikkur er framvegis avbjóðandi-fólk kasta battarí í rusk, og skapa ruskplásstrupulleikar.

BMS er avgerandi men ósjónligt. Í farteldu hevur hon eftirlit við hvørjum kyknubólki, metir, at hann er eftir av koyritíð, stýrir løðingartíð, greiðir battaríheilsu til stýrisskipanina. Meira sofistikerad enn tað ljóðar.

Statur{0}}av-jóláðsóðing er yvirraskandi trøgin. Battaríspenningurin er í samsvari við løðingarstøðið, men sambandið er ymiskt við hita, last, battaríaldri. Good BMS brúkar fløktar algoritmur, sum faktorisera alt hetta inn. Tí hoppa telefonbattaríprosentini onkuntíð ella sleppa óvæntað-metingin verður umkalibrerað.

Frumujavnan hevur týdning í multi{0}}cellpakkum. Einstøku kyknurnar hava neyvan smáar kapasitetsmunir. Undir løðingini kundi eitt BMS shunta streym um fullari kyknur fyri at lata veikari fylgja við. Passiv javnvág spreiðir orku sum hita. Virksom javnandi flytur orku millum kyknur, effektivari men dýrari.

Hitastýring- at BMS hevur eftirlit við kyknuhita og kann minka um løðing/útløðingartølini, um tingini gerast ov heit. EV hava sofistikerad hitastýring við flótandi køling. Streymtólini stóla bara á termiskar avmarkingar.

Samskiftisprotokollir-BMS-flísar tosa við vertstól við at brúka I2C, SMBus, CAN-buss ella ognarprotokollir. Hetta ger, at tólini vísa nágreiniliga battaríupplýsing og optimera avrikið.

Ídnaðarforrit integrera battaríeftirlit í breiðari skipanir. Ein goymsla kann fylgja við øllum gaffiltrukkibattaríum miðvíst, og blíva løðing og flaggandi battarí, sum hava tørv á at skifta út. Fyribils viðlíkahald grundað á BMS-dátur.

Solid{0}}state battarí eru tann heilagi gralurin. Skift flótandi elektrolyt út við fast keramikk ella polymertilfar. Teoretiskt tryggari-no eldfimt væta. Hægri orkutættleiki møguligur. Toyota sigur, at tey fara at hava fast{6}}state battarí í akførum innan 2027-2028. QuantumScape, Solid Power, onnur menna tøknina. Men framleiðsla í stødd er framvegis óloyst.

Natrium-on battarí við at brúka salt ístaðin fyri litium-bíkara rávørur, møguliga lægri kostnað. CATL kunngjørdi vinnulig natrium-ion battarí í 2021. Orkutættleiki lægri enn litium-ion, men tað er góðtikið til støðuga goymslu. Northvolt byggja natrium-on framleiðsla í Evropa.

Lithium-sowlfur bjóðar teoretiskt nógv størri orkutættleika-up til 500 Wh/kg móti 250 Wh/kg fyri núverandi litium-ion. Men súkklulívið hevur verið ógvusligt, vanliga niðurgerandi eftir 50-100 súkklur. Gransking heldur fram.

Lithium-ir (litium-oxygen) battarí hava enn hægri teoretisk mørk- potentielt 1.000 Wh/kg. Men tey eru framvegis laboratorium forvitni við risa praktiskum avbjóðingum.

What Has Lithium Ion Batteries

Næstu 5-10 árini verður vanlig litium-ion ráðandi. Inkrementalar ábøtur halda fram við at koma-betri katodutilfar, silikonanodur avloysa grafitt (boosting kapasitetur 20-40%), framleiðslugongdarviðgerðir minka um kostnaðin.

Battaríkostnaðurin lækkaði umleið 90% frá 2010 til 2023, úr áleið $1.100/kWh til $130/kWh fyri EV battarí. Tann gongdin heldur fram, kanska rakar $80-100/kWh í 2030. Við teimum prísunum røkka EVs kostnaðarpariteti við gassakførum uttan stuðul.

Koboltminking er eitt stórt fokus. Koboltnám hevur mannarættindaviðurskifti og váðar við veitingarketu. Nútímans NMC battarí brúka minni kobolt enn eldri formuleringar (NMC 811 hevur 80% nikkel, 10% mangan, 10% kobolt mótvegis fyrr 1:1:1 lutfall). LFP battarí innihalda als einki kobolt.

Silicon anodur verða kommersialiseraðar nú. Sila Nanotøkni veitir silikonanode tilfar til fleiri framleiðarar. Panasonic kunngjørdi silikonanodubattarí til framleiðslu. Tesla brúkar okkurt silikon í teirra kyknum longu nú. Hetta økir kapasitetin 10-20% uttan at broyta nakað annað um battaríið.

Spurningurin "hvat hevur litium-ion battarí" fer at hava enn longri svar uppá fimm ár. Fleiri flokkar av vørum, sum fara el. Fleiri forrit, har litium-ion rýmir eldri tøkni. Tøknin vaks skjótt men hon batnar framvegis.

At skilja, hvørji tól brúka litiumbattarí, hevur størri týdning, tá vit savna fleiri av teimum. Flestu húsarhald hava nú 20-50 løðitól. At vita, hvat tú hevur, hvussu tú skalt viðlíkahalda tað, og nær tú skalt skifta tað út, ger, at tær íløgurnar halda longri og klára seg betur.