Litium -akun sovellukset - tyhjiöpuhdistusaineet ja sähkötyökalut

1. Johdanto: Lithium -akkujen nousu johdottomissa laitteissa

2. Langaton vallankumous pölynimureissa

3. Akkutekniikan kehitys

• Nikkeli - kadmiumparistot (NICD): Varhaiset rajoitukset
• Nikkeli - metallihydridi (NIMH): Siirtymävaihe
• Litium - ionparistot (li - ion): Teollisuuden standardi

4. Litiumtyypit - -akut sovelluksissa

• Sylinterimäiset litiumparistot (18650, 21700 jne.)
• Prismaattiset litiumparistot
• Pehmeä - pakkaus (polymeeri) litiumparistot

5. Turvallisuus- ja akun hallintajärjestelmä (BMS)

• Miksi BMS on litiumparistojen "vartija"
• Avainsuojaominaisuudet (ylikuormitus, yli - purkaus, ylikuormitus, lämpötila)
• RooliBMS -testaajakoneturvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamisessa

6. Teollisuuden suuntaukset

7. Johtopäätös

Koska langattomat trendit pyyhkäisevät kodin laitteen ja työkalusektorien yli, litiumparistoista on tullut ydinvirtalähde, joka tukee tuotteen suorituskykyä. "Lataus 10 tuntia ja käyttö 5 minuutin ajan" varhaisista päivistä lähtien "nykypäivän pitkiin - kestävään akun kestoon, joka on jopa 60 minuuttia, litiumparistojen teknologiset läpimurtot eivät ole vain muuttaneet tyhjiöjen puhdistusaineiden ja sähkötyökalujen käyttäjäkokemusta, vaan myös ajaneet koko teollisuudessa paradigman muutosta.

"Langaton vallankumous" pölynimureissa

Korkeat - Nopeus digitaaliset moottorit kuluttavat merkittävää energiaa. Ilman korkeaa - laadukasta litiumparistoa ja akunhallintajärjestelmää (BMS), langattomien pölynimurien "langaton etu" olisi mahdotonta. Dyson V10, varustettu 7 - -solulla, 525 - watt -litium - ioni -akku, kytkettynä päivitetyllä elektroniikalla ja BMS: llä, saavuttaa monipuolisen akun elinkaaren 8 minuutin syvän puhdistuksen pidennystilassa 30 minuuttia ja 60 minuuttia. paristojen vaihtaminen keskipuhdistuksen puolivälissä. Monet ihmiset keskittyvät sykloniseen tekniikkaan ja nopeisiin moottoreihin, joista on näkymät litiumparistojen ratkaisevaan rooliin. Ilman heidän laajalle levinnyttä adoptiota, langattomien pölynimurien aikakausi olisi viivästynyt vähintään useita vuosia.

Ennen kuin litiumparistot tulivat valtavirtaan, pölynimurit ja sähkötyökalut kokivat kaksi akkutekniikan aaltoa, joista kukin osoitti edellisen sukupolven kipupisteitä:

1. Nikkeli - kadmiumparistot(NICD): Varhainen "välttämätön valinta"

Varhaisimpana käytetyn akun tyyppinä nikkelillä - kadmiumparistoilla oli ilmeisiä puutteita: pieni kapasiteetti, pitkät latausajat ja lyhyt akun käyttöikä. "Lataa 10 tuntia, käytä 5 minuuttia" oli yleinen teema. Vielä tärkeämpää on, että he kärsivät vakavasta muistivaikutuksesta (epätäydellinen purkaus aiheuttaa akun keston vähenemistä) ja olivat erittäin saastuttavia ympäristöön. Euroopan unioni kielsi 1. tammikuuta 2016 voimaan sen käytön sähkötyökaluissa ja pienissä laitteissa, ja nikkeli - kadmiumparistot haalistuivat vähitellen markkinoilta.

2. Nikkeli - metallihydridi(NIMH): "Parannettu versio" siirtymävaiheen aikana.

Verrattuna nikkeli - kadmiumparistoihin, nikkeli - metallihydridiakut tarjoavat suuremman kapasiteetin, pienemmän muistivaikutuksen ja vähemmän ympäristön pilaantumisen. Hinnankorotuksesta huolimatta niistä tuli nopeasti valtavirta markkinoilla, mikä tasoitti tietä langattomien tuotteiden alkuperäiselle popularisoinnille.

3. Litium - ioniparistot(Li - ion): tämän päivän "Absoluuttinen työhevonen".

Litiumin - -akujen syntyminen on mullistellut alan maiseman. Ne tarjoavat kolme ydinetuja: energiatiheys 1.5 - 2 kertaa nikkelin - metallihydridiakut, ei muistivaikutusta ja alhainen itse - purkaus, mikä tekee niistä täydellisen ottelun nopeiden moottorien suurille energiatarpeille. Niiden toimintaperiaate riippuu litiumionien liikkumisesta positiivisen elektrodin välillä (yleiset materiaalit sisältävät litiumkoboltioksidi licoo2 ja litium -mangaanioksidi Limn2O4) ja negatiiviseen elektrodiin.

Sylinterimäiset litiumparistot:Sonyn keksimä Japanissa vuonna 1992 ne tarjoavat vakaan laadun, korkean turvallisuuden ja voimakkaan skaalautuvuuden. Yleisiä malleja ovat 14650, 17490, 18650 ja 21700. Tesla -malli 3 käytti Panasonicin 18650 -akkua (myöhemmin päivitetty arvoon 21700). Vuoden 18650 (lieriömäinen akku, jonka halkaisija on 18 mm ja 65 mm), on pölynimureissa ja sähkötyökaluissa yleisimmin käytetty akku. Vuonna 2016 Sony myi litium -akkuyrityksensä Murata Manufacturing Co., Ltd. -yritykselle Japanissa, joka osti myös Sonyn litium -akkuasiakkaat, mukaan lukien Dyson.

Prismaattiset litiumparistot:Nämä on tyypillisesti pakattu alumiini- tai teräskoteloihin. Niissä on yksinkertainen rakenne ja korkea energiatiheys (noin 205 wh/kg 50Ah -soluun). Ne ylpeilevät myös järjestelmän kokoonpanoasteella 70% (korkeampi kuin 60% 18650 paristoon), suuret solut ja paremman konsistenssin. Niiden korkean räätälöinnin ja monenlaisten mallejen vuoksi standardisoidut valmistusprosessit ovat kuitenkin vaikeita.

Pehmeät - pakata litiumparistot(Polymeerin litiumparistot): Näissä paristoissa on polymeerin ulkokerros ja ne tarjoavat erinomaisen turvallisuuden (ongelmat aiheuttavat vain pullistumia ja halkeilua, ei räjähdyksiä). Ne ovat kevyitä ja niiden kapasiteetti on suuri, mikä tekee niistä laajalti käytettyjä matkapuhelimissa. Sen huono johdonmukaisuus, korkeat kustannukset ja taipumus vuotaa ovat kuitenkin johtaneet sen rajoitettuun käyttöön pölynimureissa ja sähkötyökaluissa.

Vaikka litiumparistot tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn, niillä on räjähdysriski. Yhden litiumin - ionin akun räjähdys on jo merkittävä, ja useiden paristojen seuraukset samanaikaisesti lyhyet - kiertäminen ja räjähdys ovat vielä tuhoisampia. Jopa tuodut akkukennot tuotemerkeistä, kuten Panasonic, LG ja Samsung, ei voi taata 100% riskiä - ilmaista käyttöä.

Tämän riskin lieventämiseksi akun hallintajärjestelmä (BMS) on syntynyt. Se on litiumin ydinteknologia - -akkupakettien, joka seuraa kunkin solun tilaa ylikuormituksen estämiseksi ja - purkautumisen yli. Sähköajoneuvojen BMS ovat monimutkaisia ​​ja voivat seurata jännitettä, virtaa ja lämpötilaa, arvioida jäljellä olevaa kapasiteettia (SOC), hallita lämpötilanhallintajärjestelmää, havaita vuoto, kommunikoi muiden järjestelmien kanssa ja arkiston akun käyttöhistoria. Pukujen puhdistusaineiden ja sähkötyökalujen akkujen hallintajärjestelmät (BMS) ovat suhteellisen yksinkertaisia, ensisijaisesti vastuussa perustoiminnoista, kuten ylikuormitus/yli - vastuuvapaussuojaus (esim. Yliarvojen suojausjännite 4.20 - 4.30V, yli - purkaussuojausjännite 2,60 -} 2,80V), ylikuormitusjännite (Lyhyt - piirisuojavirta noin 80a) ja korkean lämpötilan suojaus (vuotanut korkean lämpötilan suojauslämpötila 70-80 asteen), varmistaen vakaan akun käytön.

Acey -tuotemerkkiBMS -testaajakonekäytetään pääasiassa litiumin - ionin akun BMS: n erilaisten funktionaalisten indikaattorien testaamiseen, arvioi, ovatko eri parametrit suunnittelualueella, ja sitten arvioida, ovatko BMS: n pätevyys ja käyttökelpoiset.

Koska litium - -ioniparistot muuttuvat yhä tärkeämmäksi, pölynimuri- ja sähkötyökaluteollisuudessa esiintyy uusia suuntauksia:

1. Akun alustaminen: Kustannusten vähentäminen ja kuluttajien kiinnostaminen

Power Tool -teollisuus on jo edelläkävijä alustamisprosessia. Esimerkiksi TTI tarjoaa kaksi suurta litiumia - -akkualustoa: 12 V ja 18V. Sadat tuotteet samalla alustalla on yhteensopivia akkuja. Tämä ei vain vähennä akku- ja BMS -kehityskustannuksia, vaan myös kannustaa kuluttajia priorisoimaan tuotemerkkejä, jotka ovat yhteensopivia olemassa olevien akkujen kanssa ostaessasi uusia työkaluja. Tämä luo esteen suurille yrityksille, mikä vaikeuttaa pienempiä yrityksiä kilpailla. Bosch lanseerasi myös 18 V: n langattoman pölynimurin rajoittamattoman, ja sen yhteensopivuus on yhteensopivuus sekä pölynimurin että sähkötyökaluparistojen kanssa. Pölynimurien monipuolisten suunnitteluvaihtoehtojen vuoksi yhteensopivuuden saavuttaminen on kuitenkin haastavampaa kuin sähkötyökaluilla.

2. Akun tuotantokapasiteetti ja tekniikan etsintä: Kauppa - -kappaleet 21700 akun
Tällä hetkellä harjattomien pölynimurien akun kesto on noin 10 minuuttia korkeassa - -tehotilassa. Ilman läpimurtoja akun energiatiheydessä, merkittäviä parannuksia on vaikea saavuttaa. Jotkut tehtaat ovat alkaneet testata 21700 -akkua (käytetään Tesla -mallissa 3). Sen energiatiheys saavuttaa 300 wh/kg (20%korkeampi kuin 18650 akku), mikä lisää kapasiteettia 35%, vähentää kustannuksia 9%ja vähentää käytettyjen paristojen lukumäärää. 21700-akkulla on kuitenkin myös haittoja: jokaisesta 10%: n kapasiteetin noususta syklin käyttöikä on 20%, varaus- ja purkausnopeudet vähenevät 30–40%ja lämpötilan nousu kasvaa 20%. Oikean akun valitseminen on enemmän tekniikan ja talouden tasapainottamista. Panasonicin malli 3 -tuotantoon vaikutti kuitenkin aiemmin sen 21700 -tuotantokapasiteetin aiheet osoittaen, että tuotantokapasiteetti on edelleen rajoittava tekijä.

3. Langaton on väistämätön suuntaus

Ei vain pölynimureita, mutta monet muut johdotetut tuotteet menevät tulevaisuudessa langattomana. Jokainen litium -akkutekniikan läpimurto lisää tätä suuntausta.

Nikkelistä - kadmium litiumparistoihin, "langallisista rajoituksista" "langattomaan vapauteen", litiumparistot eivät ole vain muuttaneet tuotemuototekijöitä, vaan myös muuttaneet alan kilpailumaisemaa. Akkujen valmistajista, kuten CATL, Panasonic, LG, Eve Energy, Changhong Energy (Changhong Three) ja korkean voiman tekniikka, vaikka ne eivät ole suoraan eturintamassa, on jo tullut avainpelaajia tässä muutoksessa. Tulevaisuudessa jatkamme teknologista kehitystä, saatamme nähdä litium -akkutuotteita, joilla on pidempi akun käyttöikä, suurempi turvallisuus ja suurempi monipuolisuus, edelleen avaavan mukavuuden lukitseminen elämässä ja työssä.

Yhteys nyt