લિથિયમ આયન બેટરી શું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરી એ બેટરી રસાયણશાસ્ત્રનો એક લોકપ્રિય પ્રકાર છે. આ બેટરીઓનો એક મોટો ફાયદો એ છે કે તે રિચાર્જ કરી શકાય છે. આ સુવિધાને કારણે, તે આજે મોટાભાગના ગ્રાહક ઉપકરણોમાં જોવા મળે છે જે બેટરીનો ઉપયોગ કરે છે. તે ફોન, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને બેટરી સંચાલિત ગોલ્ફ કાર્ટમાં મળી શકે છે.

લિથિયમ-આયન બેટરી કેવી રીતે કામ કરે છે?

લિથિયમ-આયન બેટરી એક અથવા અનેક લિથિયમ-આયન કોષોથી બનેલી હોય છે. તેમાં વધુ પડતા ચાર્જિંગને રોકવા માટે એક રક્ષણાત્મક સર્કિટ બોર્ડ પણ હોય છે. કોષોને એકવાર રક્ષણાત્મક સર્કિટ બોર્ડવાળા કેસીંગમાં સ્થાપિત કર્યા પછી બેટરી કહેવામાં આવે છે.

શું લિથિયમ-આયન બેટરી લિથિયમ બેટરી જેવી જ છે?

ના. લિથિયમ બેટરી અને લિથિયમ-આયન બેટરીમાં ઘણો ફરક છે. મુખ્ય તફાવત એ છે કે બાદમાં રિચાર્જ કરી શકાય છે. બીજો મુખ્ય તફાવત તેની શેલ્ફ લાઇફ છે. લિથિયમ બેટરી 12 વર્ષ સુધી બિનઉપયોગી રીતે ટકી શકે છે, જ્યારે લિથિયમ-આયન બેટરી 3 વર્ષ સુધી ટકી શકે છે.

લિથિયમ આયન બેટરીના મુખ્ય ઘટકો શું છે?

લિથિયમ-આયન કોષોમાં ચાર મુખ્ય ઘટકો હોય છે. આ છે:

એનોડ

એનોડ બેટરીમાંથી બાહ્ય સર્કિટમાં વીજળી ખસેડવાની મંજૂરી આપે છે. બેટરી ચાર્જ કરતી વખતે તે લિથિયમ આયનોનો પણ સંગ્રહ કરે છે.

કેથોડ

કેથોડ એ કોષની ક્ષમતા અને વોલ્ટેજ નક્કી કરે છે. બેટરી ડિસ્ચાર્જ કરતી વખતે તે લિથિયમ આયનો ઉત્પન્ન કરે છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એક એવું પદાર્થ છે જે લિથિયમ આયનોને કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે ખસેડવા માટે નળી તરીકે કામ કરે છે. તે ક્ષાર, ઉમેરણો અને વિવિધ દ્રાવકોથી બનેલું છે.

વિભાજક

લિથિયમ-આયન કોષમાં અંતિમ ભાગ વિભાજક છે. તે કેથોડ અને એનોડને અલગ રાખવા માટે ભૌતિક અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીઓ લિથિયમ આયનોને કેથોડથી એનોડ તરફ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા તેનાથી વિપરીત ખસેડીને કાર્ય કરે છે. જેમ જેમ આયનો ફરે છે, તેમ તેમ તેઓ એનોડમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનને સક્રિય કરે છે, જેનાથી પોઝિટિવ કરંટ કલેક્ટર પર ચાર્જ બને છે. આ ઇલેક્ટ્રોન ઉપકરણ, ફોન અથવા ગોલ્ફ કાર્ટમાંથી, નકારાત્મક કલેક્ટર તરફ વહે છે અને પાછા કેથોડમાં જાય છે. બેટરીની અંદર ઇલેક્ટ્રોનનો મુક્ત પ્રવાહ વિભાજક દ્વારા અટકાવવામાં આવે છે, જે તેમને સંપર્કો તરફ દબાણ કરે છે.

જ્યારે તમે લિથિયમ-આયન બેટરી ચાર્જ કરો છો, ત્યારે કેથોડ લિથિયમ આયનો છોડશે, અને તેઓ એનોડ તરફ આગળ વધશે. ડિસ્ચાર્જ કરતી વખતે, લિથિયમ આયનો એનોડથી કેથોડ તરફ જાય છે, જે પ્રવાહનો પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીની શોધ ક્યારે થઈ?

લિથિયમ-આયન બેટરીની સૌપ્રથમ કલ્પના 70 ના દાયકામાં અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી સ્ટેનલી વ્હિટિંગહામે કરી હતી. તેમના પ્રયોગો દરમિયાન, વૈજ્ઞાનિકોએ એવી બેટરી માટે વિવિધ રસાયણોની તપાસ કરી જે પોતાને રિચાર્જ કરી શકે. તેમના પ્રથમ પરીક્ષણમાં ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે ટાઇટેનિયમ ડાયસલ્ફાઇડ અને લિથિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. જોકે, બેટરીઓ શોર્ટ-સર્કિટ થશે અને વિસ્ફોટ થશે.

૮૦ના દાયકામાં, બીજા એક વૈજ્ઞાનિક, જોન બી. ગુડઈનફ, એ આ પડકાર સ્વીકાર્યો. થોડા સમય પછી, જાપાની રસાયણશાસ્ત્રી, અકીરા યોશિનોએ આ ટેકનોલોજીમાં સંશોધન શરૂ કર્યું. યોશિનો અને ગુડઈનફ એ સાબિત કર્યું કે લિથિયમ ધાતુ વિસ્ફોટોનું મુખ્ય કારણ છે.

90 ના દાયકામાં, લિથિયમ-આયન ટેકનોલોજીએ લોકપ્રિયતા મેળવવાનું શરૂ કર્યું, જે દાયકાના અંત સુધીમાં ઝડપથી લોકપ્રિય પાવર સ્ત્રોત બની ગયું. સોની દ્વારા આ ટેકનોલોજીનું વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું તે પહેલી વાર હતું. લિથિયમ બેટરીના નબળા સલામતી રેકોર્ડને કારણે લિથિયમ-આયન બેટરીનો વિકાસ થયો.

જ્યારે લિથિયમ બેટરી વધુ ઉર્જા ઘનતા જાળવી શકે છે, ત્યારે તે ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન અસુરક્ષિત હોય છે. બીજી બાજુ, જ્યારે વપરાશકર્તાઓ મૂળભૂત સલામતી માર્ગદર્શિકાનું પાલન કરે છે ત્યારે લિથિયમ-આયન બેટરી ચાર્જ કરવા અને ડિસ્ચાર્જ કરવા માટે એકદમ સલામત છે.

શ્રેષ્ઠ લિથિયમ આયન રસાયણશાસ્ત્ર શું છે?

લિથિયમ-આયન બેટરી રસાયણોના અનેક પ્રકારો છે. વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ છે તે છે:

લિથિયમ ટાઇટેનેટ
લિથિયમ નિકલ કોબાલ્ટ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ
લિથિયમ નિકલ મેંગેનીઝ કોબાલ્ટ ઓક્સાઇડ
લિથિયમ મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડ (LMO)
લિથિયમ કોબાલ્ટ ઓક્સાઇડ
લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ (LiFePO4)

લિથિયમ-આયન બેટરી માટે અનેક પ્રકારના રસાયણશાસ્ત્ર છે. દરેક પ્રકારના રસાયણોના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા છે. જો કે, કેટલાક ફક્ત ચોક્કસ ઉપયોગના કેસ માટે જ યોગ્ય છે. આમ, તમે જે પ્રકાર પસંદ કરો છો તે તમારી પાવર જરૂરિયાતો, બજેટ, સલામતી સહનશીલતા અને ચોક્કસ ઉપયોગના કેસ પર આધારિત હશે.

જોકે, LiFePO4 બેટરીઓ વ્યાપારી રીતે સૌથી વધુ ઉપલબ્ધ વિકલ્પ છે. આ બેટરીઓમાં ગ્રેફાઇટ કાર્બન ઇલેક્ટ્રોડ હોય છે, જે એનોડ તરીકે કામ કરે છે, અને ફોસ્ફેટ કેથોડ તરીકે કામ કરે છે. તેમની પાસે 10,000 ચક્ર સુધીની લાંબી ચક્ર આયુષ્ય હોય છે.

વધુમાં, તેઓ ઉત્તમ થર્મલ સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે અને માંગમાં ટૂંકા વધારાને સુરક્ષિત રીતે હેન્ડલ કરી શકે છે. LiFePO4 બેટરીઓને 510 ડિગ્રી ફેરનહીટ સુધીના થર્મલ રનઅવે થ્રેશોલ્ડ માટે રેટ કરવામાં આવે છે, જે કોઈપણ વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ લિથિયમ-આયન બેટરી પ્રકાર કરતાં સૌથી વધુ છે.

LiFePO4 બેટરીના ફાયદા

લીડ એસિડ અને અન્ય લિથિયમ-આધારિત બેટરીઓની તુલનામાં, લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ બેટરીનો મોટો ફાયદો છે. તે કાર્યક્ષમ રીતે ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ થાય છે, લાંબા સમય સુધી ચાલે છે અને ઊંડા સફાઇ કરી શકે છે.ક્લિક્ષમતા ગુમાવ્યા વિના. આ ફાયદાઓનો અર્થ એ છે કે બેટરીઓ અન્ય પ્રકારની બેટરીઓની તુલનામાં તેમના જીવનકાળ દરમિયાન મોટી બચત આપે છે. ઓછી ગતિવાળા પાવર વાહનો અને ઔદ્યોગિક સાધનોમાં આ બેટરીઓના ચોક્કસ ફાયદાઓ પર નીચે એક નજર છે.

ઓછી ગતિવાળા વાહનોમાં LiFePO4 બેટરી

લો-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (LEVs) એ ચાર પૈડાવાળા વાહનો છે જેનું વજન 3000 પાઉન્ડ કરતા ઓછું હોય છે. તે ઇલેક્ટ્રિક બેટરી દ્વારા સંચાલિત હોય છે, જે તેમને ગોલ્ફ કાર્ટ અને અન્ય મનોરંજનના ઉપયોગો માટે લોકપ્રિય પસંદગી બનાવે છે.

તમારા LEV માટે બેટરી વિકલ્પ પસંદ કરતી વખતે, સૌથી મહત્વપૂર્ણ બાબતોમાંની એક દીર્ધાયુષ્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બેટરીથી ચાલતી ગોલ્ફ કાર્ટમાં રિચાર્જ કર્યા વિના 18-હોલ ગોલ્ફ કોર્સની આસપાસ વાહન ચલાવવા માટે પૂરતી શક્તિ હોવી જોઈએ.

બીજી મહત્વપૂર્ણ બાબત એ છે કે જાળવણીનું સમયપત્રક. સારી બેટરીને તમારા નવરાશના સમયનો મહત્તમ આનંદ માણવા માટે કોઈ જાળવણીની જરૂર ન હોવી જોઈએ.

બેટરી વિવિધ હવામાન પરિસ્થિતિઓમાં પણ કામ કરી શકે તેવી હોવી જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, તે તમને ઉનાળાની ગરમીમાં અને પાનખરમાં જ્યારે તાપમાન ઘટે છે ત્યારે ગોલ્ફ રમવાની મંજૂરી આપશે.

સારી બેટરીમાં એક કંટ્રોલ સિસ્ટમ પણ હોવી જોઈએ જે ખાતરી કરે કે તે વધુ ગરમ ન થાય કે ઠંડી ન થાય, જેનાથી તેની ક્ષમતા ઓછી ન થાય.

આ બધી મૂળભૂત પણ મહત્વપૂર્ણ શરતોને પૂર્ણ કરતી શ્રેષ્ઠ બ્રાન્ડ્સમાંની એક ROYPOW છે. તેમની LiFePO4 લિથિયમ બેટરીની લાઇન 4°F થી 131°F તાપમાન માટે રેટ કરવામાં આવે છે. આ બેટરીઓ ઇન-બિલ્ટ બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ સાથે આવે છે અને ઇન્સ્ટોલ કરવા માટે અત્યંત સરળ છે.

લિથિયમ આયન બેટરી માટે ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનો

ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનોમાં લિથિયમ-આયન બેટરી એક લોકપ્રિય વિકલ્પ છે. સૌથી સામાન્ય રસાયણશાસ્ત્રનો ઉપયોગ LiFePO4 બેટરી છે. આ બેટરીઓનો ઉપયોગ કરવા માટેના કેટલાક સૌથી સામાન્ય સાધનો છે:

સાંકડી પાંખ ફોર્કલિફ્ટ્સ
કાઉન્ટરબેલેન્સ્ડ ફોર્કલિફ્ટ્સ
3 વ્હીલ ફોર્કલિફ્ટ્સ
વોકી સ્ટેકર્સ
એન્ડ અને સેન્ટર રાઇડર્સ

ઔદ્યોગિક સેટિંગ્સમાં લિથિયમ આયન બેટરીની લોકપ્રિયતા વધવાના ઘણા કારણો છે. મુખ્ય કારણો છે:

ઉચ્ચ ક્ષમતા અને દીર્ધાયુષ્ય

લીડ-એસિડ બેટરીની સરખામણીમાં લિથિયમ-આયન બેટરીમાં ઉર્જા ઘનતા અને ટકાઉપણું વધુ હોય છે. તે વજનના ત્રીજા ભાગનું વજન કરી શકે છે અને સમાન આઉટપુટ આપી શકે છે.

તેમનો જીવન ચક્ર બીજો મોટો ફાયદો છે. ઔદ્યોગિક કામગીરી માટે, ધ્યેય ટૂંકા ગાળાના રિકરિંગ ખર્ચને ઓછામાં ઓછો રાખવાનો છે. લિથિયમ-આયન બેટરી સાથે, ફોર્કલિફ્ટ બેટરી ત્રણ ગણી લાંબી ટકી શકે છે, જેનાથી લાંબા ગાળે ખર્ચમાં મોટી બચત થાય છે.

તેઓ તેમની ક્ષમતા પર કોઈ અસર કર્યા વિના 80% સુધીના ડિસ્ચાર્જની મોટી ઊંડાઈએ પણ કાર્ય કરી શકે છે. તેનો બીજો ફાયદો સમય બચાવવાનો છે. બેટરીઓ બદલવા માટે કામગીરીને વચ્ચેથી રોકવાની જરૂર નથી, જેના કારણે પૂરતા લાંબા સમયગાળા દરમિયાન હજારો માનવ-કલાકોની બચત થઈ શકે છે.

હાઇ-સ્પીડ ચાર્જિંગ

ઔદ્યોગિક લીડ-એસિડ બેટરી સાથે, સામાન્ય ચાર્જિંગ સમય લગભગ આઠ કલાકનો હોય છે. તે આખા 8-કલાકની શિફ્ટ બરાબર છે જ્યાં બેટરી ઉપયોગ માટે ઉપલબ્ધ નથી. પરિણામે, મેનેજરે આ ડાઉનટાઇમનો હિસાબ રાખવો જોઈએ અને વધારાની બેટરી ખરીદવી જોઈએ.

LiFePO4 બેટરી સાથે, તે કોઈ પડકાર નથી. એક સારું ઉદાહરણ છેROYPOW ઔદ્યોગિક LifePO4 લિથિયમ બેટરી, જે લીડ એસિડ બેટરી કરતા ચાર ગણી ઝડપથી ચાર્જ થાય છે. બીજો ફાયદો એ છે કે ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન કાર્યક્ષમ રહેવાની ક્ષમતા. લીડ એસિડ બેટરી ઘણીવાર ડિસ્ચાર્જ થતી વખતે કામગીરીમાં વિલંબનો ભોગ બને છે.

ઔદ્યોગિક બેટરીઓની ROYPOW લાઇનમાં પણ કોઈ મેમરી સમસ્યા નથી, કારણ કે તે કાર્યક્ષમ બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનો આભાર છે. લીડ એસિડ બેટરી ઘણીવાર આ સમસ્યાથી પીડાય છે, જેના કારણે તે સંપૂર્ણ ક્ષમતા સુધી પહોંચી શકતી નથી.

સમય જતાં, તે સલ્ફેશનનું કારણ બને છે, જે તેમના પહેલાથી જ ટૂંકા જીવનકાળને અડધું કરી શકે છે. આ સમસ્યા ઘણીવાર ત્યારે થાય છે જ્યારે લીડ એસિડ બેટરીને સંપૂર્ણ ચાર્જ કર્યા વિના સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે. લિથિયમ બેટરીને ટૂંકા અંતરાલ પર ચાર્જ કરી શકાય છે અને કોઈપણ સમસ્યા વિના શૂન્યથી ઉપરની કોઈપણ ક્ષમતા પર સંગ્રહિત કરી શકાય છે.

સલામતી અને હેન્ડલિંગ

ઔદ્યોગિક સેટિંગ્સમાં LiFePO4 બેટરીનો મોટો ફાયદો છે. પ્રથમ, તેમની પાસે ઉત્તમ થર્મલ સ્થિરતા છે. આ બેટરીઓ કોઈપણ નુકસાન વિના 131°F સુધીના તાપમાનમાં કાર્ય કરી શકે છે. સમાન તાપમાને લીડ એસિડ બેટરીઓ તેમના જીવન ચક્રનો 80% સુધી ગુમાવશે.

બીજો મુદ્દો બેટરીનું વજન છે. સમાન બેટરી ક્ષમતા માટે, લીડ એસિડ બેટરીનું વજન નોંધપાત્ર રીતે વધુ હોય છે. તેથી, તેમને ઘણીવાર ચોક્કસ સાધનો અને લાંબા ઇન્સ્ટોલેશન સમયની જરૂર પડે છે, જેના કારણે કામ પર ઓછા માનવ-કલાકો ખર્ચ થઈ શકે છે.

બીજો મુદ્દો કામદારોની સલામતીનો છે. સામાન્ય રીતે, LiFePO4 બેટરી લીડ-એસિડ બેટરી કરતાં વધુ સુરક્ષિત હોય છે. OSHA માર્ગદર્શિકા અનુસાર, લીડ એસિડ બેટરીને ખતરનાક ધુમાડાને દૂર કરવા માટે રચાયેલ સાધનો સાથે ખાસ રૂમમાં સંગ્રહિત કરવી આવશ્યક છે. તે ઔદ્યોગિક કામગીરીમાં વધારાનો ખર્ચ અને જટિલતા લાવે છે.

નિષ્કર્ષ

ઔદ્યોગિક સેટિંગ્સમાં અને ઓછી ગતિવાળા ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે લિથિયમ-આયન બેટરીનો સ્પષ્ટ ફાયદો છે. તે લાંબા સમય સુધી ચાલે છે, પરિણામે વપરાશકર્તાઓના પૈસા બચાવે છે. આ બેટરીઓની જાળવણી પણ ઓછી છે, જે ખાસ કરીને ઔદ્યોગિક સેટિંગમાં મહત્વપૂર્ણ છે જ્યાં ખર્ચ બચત સર્વોપરી છે.