Hun werking vereist echter stroom die bijvoorbeeld wordt geleverd door Li-Ion-batterijen, die vanwege hun uiteenlopende toepassingen steeds populairder worden. Laten we eens kijken welke eigenschappen van dergelijke batterijen ervoor zorgen dat fabrikanten van verschillende soorten elektronische apparaten ze steeds vaker gebruiken.
Ontwerp van Li-Ion batterijen
Li-Ion batterijen bestaan uit een kathode, anode, separator en elektrolyt. De kathode kan gemaakt zijn van verschillende metaaloxiden, bijvoorbeeld lithiumkobalt(III)oxide ( LiCoO2 ) of lithiummangaanoxide ( LiMn2O4 ). Aan de andere kant is de anode meestal gemaakt van grafiet . De sleutelrol wordt hier gespeeld door lithium, waarvan de ionen tijdens het ontladen en opladen tussen de elektroden bewegen. De elektrolyt is meestal een vloeistof die lithiumzouten bevat die zijn opgelost in een mengsel van organische oplosmiddelen of een vaste stof. De elektrolyt wordt vaak geproduceerd uit vinyleencarbonaat . Lithium-ionbatterijen bestaan uit verschillende kleine cellen die in pakketten zijn gecombineerd. Ze zijn volledig configureerbaar en leveren zo de gewenste spanning.
Voor- en nadelen van de lithium-iontechnologie
Laten we eerst de voordelen van Li-Ion batterijen bespreken.
- Hoge energiedichtheid: De Li-Ion-technologie heeft een van de hoogste energiedichtheden, waardoor grote hoeveelheden energie kunnen worden opgeslagen in kleine batterijen.
- Geringe zelfontlading: in vergelijking met andere soorten batterijen hebben deze een zeer lage zelfontlading en kunnen ze dus energie voor een lange tijd opslaan zonder noemenswaardig capaciteitsverlies.
- Lange levensduur: Lithium-ion batterijen hebben een lange levensduur. De levensduur van standaardcellen varieert van 300 tot 1000 laadcycli, maar sommige hebben hogere waarden.
- Geen geheugeneffect: in tegenstelling tot sommige andere technologieën hebben Li-Ion-batterijen vrijwel geen geheugeneffect. Ze hoeven dus niet volledig te worden ontladen voordat ze weer worden aangesloten om te worden opgeladen.
- Oplaadsnelheid: in vergelijking met andere populaire batterijen hebben lithium-ionbatterijen een snellere oplaadsnelheid, wat een groot voordeel is, vooral voor apparaten die veel energie verbruiken.
- Geringe impact op het milieu: De Li-Ion-technologie is veel minder belastend voor het milieu dan andere oplossingen zoals loodzuur- of nikkelcadmiumbatterijen. Ten eerste bevatten ze geen zware metalen, die schadelijk zijn voor het milieu. Bovendien wordt er minder energie verspild door het hogere rendement en de kortere duur van het laadproces.
Met de bovengenoemde kenmerken worden Li-Ion-batterijen gemakkelijk gebruikt en komen ze steeds vaker voor in een aantal alledaagse apparaten. Helaas heeft de lithium-iontechnologie ook nadelen, die hun toepassingen op de een of andere manier beperken. Zie hieronder voor enkele voorbeelden.
- Hoge prijs: De productiekosten van Li-Ion batterijen zijn hoger dan die van andere oplossingen, wat bijdraagt aan een hoge verkoopprijs.
- Probleem met diepe ontlading: Als lithium-ionbatterijen tot onder het aanbevolen niveau worden ontladen, kunnen ze onherstelbaar beschadigd raken.
- Capaciteitsdegradatie: Li-Ion batterijen verliezen na verloop van tijd hun capaciteit, zelfs zonder intensief gebruik. Dit vermindert de gebruiksduur van apparaten die dergelijke batterijen gebruiken.
- Gebruiksveiligheid: Beschadigde lithium-ionbatterijen kunnen ontploffen of brand veroorzaken. Extreem hoge temperaturen of overladen kunnen ook tot dergelijke gebeurtenissen leiden.
Ondanks hun nadelen hebben lithium-ionbatterijen een groot aantal uiteenlopende toepassingen.
Waar worden Li-Ion batterijen gebruikt?
De Li-Ion-technologie is nu een van de meest populaire productiemethoden voor batterijen. Met hun hierboven getoonde voordelen en hun aanpasbaarheid, worden ze gemakkelijk gebruikt in verschillende soorten apparaten. Dus waar vind je batterijen van dit type?
Consumentenelektronica
Lithium-ionbatterijen worden voornamelijk gebruikt in consumentenelektronica. Je vindt ze in smartphones, computers, tv-toestellen, laptops, draadloze hoofdtelefoons, horloges, camera’s en vele andere elektronische apparaten. Ze worden veel gebruikt in mobiele apparaten voor dagelijks gebruik vanwege onder andere de hoge energiedichtheid, kleine afmetingen en lange levensduur.
Elektrische voertuigen
Elektrische en hybride voertuigen zijn een populaire groep machines die lithium-ionbatterijen gebruiken. De batterijen worden gebruikt omdat ze lichter zijn dan conventionele loodzuurbatterijen, terwijl ze vrij lang kunnen reizen tussen oplaadbeurten. Het gebruik van de batterijen in ultramoderne voertuigen helpt de CO 2 -uitstoot van uitlaatgassen te verminderen.
Energie opslag
Zowel industriële als huishoudelijke energieopslagsystemen worden steeds populairder voor de opslag van energie uit hernieuwbare bronnen zoals wind- of zonne-energie . Dergelijke systemen gebruiken Li-Ion-batterijen.
Elektrisch gereedschap
Vanwege hun hoge prestaties en snelle oplaadcapaciteit worden lithium-ionbatterijen gemakkelijk gebruikt in de meeste draadloze elektrische gereedschappen. Je vindt ze in apparaten zoals: slijpmachines, boormachines, zaagmachines en nog veel meer.
Medische apparaten
Kleine Li-Ion-batterijen maken gebruik in gespecialiseerde medische apparaten mogelijk. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in pacemakers, elektrocardiografen, drukmeters, medische trolleys en andere levensreddende apparatuur. Dit zijn slechts enkele van de belangrijkste toepassingen van lithium-ionbatterijen. Je vindt ze ook in systemen voor noodstroomvoorziening, maar ook in drones en op afstand bestuurbare voertuigen. Er worden experimenten uitgevoerd voor gebruik in de luchtvaart.
