סוללות ליתיום יון – חסרונות ויתרונות

ריבוי סוללות
תוכן עניינים

כאשר בוחנים את השימוש האפשרי בטכנולוגיית ליתיום יון, Lithium-Ion יש צורך להיות מודעים ליתרונותיה ולחסרונותיה כדי להפיק את המרב מהשימוש בה.

השימוש בסוללות ליתיום-יון, גדל משמעותית בשנים האחרונות. הם מציעים כמה יתרונות ושיפורים מובהקים ביחס לצורות אחרות של טכנולוגיית סוללות.

עם זאת, כמו כל הטכנולוגיות, לסוללות ליתיום יון יש יתרונות וחסרונות.

כדי להשיג את המיטב מטכנולוגיית סוללות הליתיום-יון, יש להבין לא רק את היתרונות, אלא גם את המגבלות של הטכנולוגיה. באופן זה ניתן להשתמש בהם באופן הטוב והיעיל ביותר, והכי חשוב בטוח.

עם טכנולוגיית סוללות ליתיום יון שמתקדמת בקצב מהיר מאוד, מטפלים בחסרונות ומשפרים את הטכנולוגיה הכוללת, כך שעם הזמן הסוללות ליתיום יון ממקמות עצמן כאחד מהסוללות החזקות בשוק.

יתרונות סוללת ליתיום יון

ישנם יתרונות רבים לשימוש בתא סוללת ליתיום. כיום, הטכנולוגיה משמשת יותר ויותר למספר עצום של יישומים אשר שונים מאוד זה מזה. החל ממכשירים אלקטרוניים קטנים, דרך סמארטפונים וניידים ועד לרכבים ויישומים רבים אחרים.

היתרונות שרק הולכים ומתעצמים של טכנולוגיית הליתיום-יון גורמים לכך שסוללות אלה מוצאות מספר גדל והולך של יישומים, וכתוצאה מכך מושקעת בהם כמות עצומה של פיתוח.

יתרונות סוללת הליון היונים כוללים:

  • צפיפות אנרגיה גבוהה: צפיפות האנרגיה גבוהה היא אחת היתרונות העיקריים של טכנולוגיית סוללות ליתיום. עם ציוד אלקטרוני כגון טלפונים ניידים הנדרשים לפעול זמן רב יותר בין טעינה לטעינה ועדיין צורכים יותר כוח, תמיד יש צורך בסוללות עם צפיפות אנרגיה גבוהה בהרבה. בנוסף לכך, קיימים יישומי כוח רבים מכלי חשמל לרכבים חשמליים. צפיפות ההספק הגבוהה בהרבה שמציעות סוללות ליתיום יון היא יתרון בולט. רכבים חשמליים זקוקים גם לטכנולוגיית מצברים בעלת צפיפות אנרגיה גבוהה.
  • פריקה עצמית: אחד הנושאים החשובים והרגישים בסוללות רבות הוא קצב הפריקה העצמית. תאי יון ליתיום הם בעלי קצב פריקה עצמית נמוכה בהרבה מזה של תאים נטענים אחרים כגון צורות Ni-Cad ו- NiMH. בדרך כלל מדובר בסביבות 5% בארבע השעות הראשונות לאחר טעינה, אך אז הוא יורד לנתון של כ -1% או 2% לחודש.
  • תחזוקה נמוכה: יתרון אחד גדול של סוללת ליתיום יון הוא שהם אינם זקוקים לתחזוקה כדי להבטיח את ביצועיהם.
    תאי ניקל קדמיום NiCa דרשו פריקה תקופתית כדי להבטיח שהם לא מפיגים את אפקט הזיכרון. מכיוון שהדבר אינו משפיע על תאי יון ליתיום, אין צורך בתהליך זה או בהליכי תחזוקה דומים אחרים. כמו כן תאי חומצה עופרת דורשים תחזוקה, חלקם זקוקים לתוספת חומצת הסוללה מדי פעם.
    למרבה המזל אחד היתרונות של סוללות ליתיום יון הוא שאין צורך בתחזוקה פעילה.
  • מתח תא: המתח המיוצר על ידי כל תא ליתיום יון הוא כ -3.6 וולט. יש לכך יתרונות רבים. היותו גבוה מזה של ניקל קדמיום סטנדרטי, ניקל הידריד ואפילו תאים אלקליין סטנדרטיים בסביבות 1.5 וולט וחומצה עופרת בסביבות 2 וולט לכל תא, המתח של כל תא ליתיום יון גבוה יותר, ודורש פחות תאים ביישומי סוללה רבים. עבור טלפונים חכמים תא בודד הוא כל מה שנדרש וזה מפשט את ניהול החשמל.
  • מאפייני עומס: מאפייני העומס של תא ליתיום או סוללה הם טובים למדי. הם מספקים 3.6 וולט קבועים למדי לתא לפני שהם נופלים בשימוש במטען האחרון.
  • אין דרישה להטמעה: יש לבצע אתחול של תאים נטענים כאשר הם מקבלים את המטען הראשון שלהם. יתרון אחד של סוללות ליתיום יון הוא שאין דרישה לכך שהם מסופקים מתופעלים ומוכנים לשימוש.
  • מגוון סוגים זמינים: ישנם מספר סוגים של תאי ליתיום יון. יתרון זה של סוללות ליתיום יכול להיות שניתן להשתמש בטכנולוגיה המתאימה ליישום המסוים הדרוש. צורות מסוימות של סוללת ליתיום יון מספקות צפיפות זרם גבוהה והן אידיאליות עבור ציוד אלקטרוני נייד. אחרים מסוגלים לספק רמות זרם גבוהות בהרבה והם אידיאליים לכלי עבודה וכלי רכב חשמליים.
    כמו כן, הם קיימים בכל מיני צורות וגדלים, צילינדריות (18650) ופאוצ'.

חסרונות בתאי ליתיום יון

כמו בכל טכנולוגיה, ישנם כמה חסרונות שיש לאזן מול היתרונות.

למרות שלטכנולוגיית סוללות ליתיום יון יש חסרונות, אין זה אומר שלא ניתן להתגבר על אלה או לפחות להשיג ביצועים ממתינים ומצוינים.

ידיעת החסרונות פירושה שלעתים קרובות ניתן לכלול עבודה מסביב לתכנון כדי להפחית את ההשפעות של החסרונות.

החסרונות בסוללת ליתיום כוללים:

  • הגנה נדרשת: תאי יון ליתיום וסוללות אינם חזקים כמו כמה טכנולוגיות נטענות אחרות. הם דורשים הגנה מפני טעינת יתר ופריקת סף. בנוסף לכך, עליהם לשמור על הזרם בגבולות בטוחים. לפיכך חסרון אחד של סוללת ליתיום יון הוא שהם דורשים מעגלי הגנה משולבים כדי להבטיח שהם יישמרו בגבולות ההפעלה הבטוחים שלהם.
    למרבה המזל עם טכנולוגיית מעגלים משולבת מודרנית, ניתן לשלב זאת יחסית בסוללה, או בתוך הציוד אם הסוללה אינה ניתנת להחלפה. שילוב המעגלים לניהול סוללות מאפשר להשתמש בסוללות ליתיום יון ללא כל ידע מיוחד. ניתן להשאירם טעונים ולאחר טעינת הסוללה במלואה המטען יקצר את האספקה ​​אליו.
    טכנולוגיה זו ידועה בשם BMS – Battery Management System
    מעגלי ההגנה המובנים בסוללות ליתיום יון עוקבים אחר מספר היבטים בתפעולם. מעגל ההגנה מגביל את מתח השיא של כל תא במהלך טעינה מכיוון שמתח יתר עלול לפגוע בתאים. הם נטענים בדרך כלל בסדרות מכיוון שיש בדרך כלל רק חיבור אחד לסוללה ולכן מכיוון שתאים שונים עשויים לדרוש רמות טעינה שונות קיימת אפשרות של תא אחד לקבל מתח גבוה מהנדרש.
    כמו כן מעגלי ההגנה מונעים ממתח התא לרדת נמוך מדי עם הפריקה. זה יכול לקרות אם תא אחד מאחסן פחות טעינה מאחרים על הסוללה והמטען שלו מותש לפני האחרים.
    היבט נוסף של מעגלי ההגנה הוא שטמפרטורת התא מנוטרת כדי למנוע טמפרטורה קיצוניות. זרם הטעינה והפריקה המרבי ברוב החבילות מוגבל בין 1 ° C ל -2 ° C. עם זאת, חלקם מתחממים במקרים מסוימים בעת טעינה מהירה.
  • הזדקנות הסוללה: אחד החסרונות הבולטים של סוללות ליתיום עבור מוצרי אלקטרוניקה הוא שסוללות ליתיום יון סובלות מהזדקנות. וזה לא רק תלוי זמן, אלא גם תלוי גם במספר מחזורי טעינה ופריקה שעברה הסוללה. לעיתים קרובות סוללות יוכלו לעמוד רק ב 500 – 1000 מחזורי פריקה וטעינה לפני שקיבולתן נופלת. עם התפתחות טכנולוגיית הליתיום-יון, נתון זה גדל, אך לאחר זמן מה ייתכן שיהיה צורך להחליף סוללות וזה יכול להיות בעיה גדולה אם הן מוטמעות בציוד.
    סוללות ליתיום יון גם מזדקנות בין אם הן בשימוש ובין אם לאו. למרות השימוש יש גם אלמנט הקשור בזמן להפחתת הקיבולת. כאשר יש לאחסן תחמוצת ליתיום קובלט, סוללת LCO או תא אופייני, יש לטעון אותם באופן חלקי – סביב 40% עד 50% ולהחזיקם באזור אחסון קריר. אחסון בתנאים אלה יסייע בהארכת החיים.
  • שילוח והפצה: החיסרון הזה בסוללת הליתיום-יון בא לידי ביטוי בשנים האחרונות. חברות תעופה רבות מגבילות את מספר סוללות הליתיום-יון שהן לוקחות, ומשמעות הדבר שהובלתן מוגבלת למשלוח על גבי אוניות בלבד.
    עבור נוסעי אוויר, סוללות ליתיום יון לרוב צריכות להיות במזוודות נשיאה, אם כי במצב האבטחה, הדבר עשוי להשתנות מעת לעת. אך מספר הסוללות עשוי להיות מוגבל. יש להגן על כל סוללות ליתיום יון המובילות בנפרד מפני קצר על ידי מכסי מגן וכו'. חשוב במיוחד כאשר חלק מסוללות הליתיום הגדולות נמצאות בחדרים מבוקרים, כמו אלה המשמשות בבנקים גדולים.
    יש לבדוק לפני הטיסה האם ניתן לבצע בנק כוח גדול או לא. למרבה הצער ההדרכה לא תמיד ברורה במיוחד.
  • עלות: החיסרון העיקרי של סוללת ליתיום יון הוא העלות שלהן. בדרך כלל הם יקרים בכ- 40% לייצור מאשר תאי קדמיום ניקל. זהו גורם עיקרי כאשר בוחנים את השימוש בהם במוצרי צריכה בייצור המוני כאשר עלויות נוספות הן נושא מרכזי.
  • טכנולוגיה מתפתחת: למרות שסוללות ליתיום יון היו זמינות במשך שנים רבות, היא עדיין יכולה להיחשב לטכנולוגיה לא בשלה מכיוון שהיא עדיין בצמיחה ובהתפתחות. זה יכול להיות חיסרון מבחינת העובדה שהטכנולוגיה לא נשארת קבועה. עם זאת כאשר טכנולוגיות ליתיום יון חדשות מפותחות כל הזמן, זה יכול להיות יתרון מכיוון שפתרונות חדשים טובים יותר זמינים.

למרות שזהו לא בהכרח יתרון או חסרון, אך מן הסתם ראוי להזכיר כי יש לאחסן סוללות ליתיום יון במקום קריר מאט את תהליך ההזדקנות של ליתיום-יון (וכימיקלים אחרים). היצרנים ממליצים על טמפרטורות אחסון של סביב 15 מעלות צלזיוס. בנוסף, יש לטעון את הסוללה חלקית במהלך האחסון. היצרנים ממליצים בדרך כלל על רמת טעינה בין 40% עד 50%.

לטכנולוגיית סוללות ליתיום יש הרבה מאוד יתרונות ברורים. בהתאם לכך נעשה שימוש נרחב בטכנולוגיה, כך שהשימושים בסוללות ליתיום יום רק הולכות וגדלות. הבנת היתרונות כמו גם החסרונות או המגבלות מאפשרת לעשות שימוש מיטבי בטכנולוגיית ליתיום יון.

S.B Energy
פתרונות אנרגיה

המרכז הישראלי לייצור ומכירת מוצרי ליתיום יון. ברשותנו מעבדה מתקדמת לייצור סוללות ליתיום יון. לאופניים חשמליות, לקורקינטים, לטרקטורונים וקטנועים ועוד… ובנוסף אנו מוכרים באתר ובחנות את כל חומרי הגלם הנדרשים.

ייצור כחול לבן
תו תקן ישראלי
מוצרי ליתיום
סוללות לאופניים
סוללות לקורקינט
סוללות לטרקטורון
קטגוריות מידע נוספות
מידע נוסף בנושא
לקבלת עזרה ויצירת קשר

נא למלאות את הטופס ונציג יצור איתך קשר בהקדם האפשרי.