Litijeve baterijske aplikacije - čistila za vakuum in električna orodja

1. Uvod: porast litijevih baterij v brezžičnih napravah

2. Brezžična revolucija v čistilih za vakuum

3. Evolucija tehnologije baterije

• Nikelj - kadmijeve baterije (NICD): zgodnje omejitve
• Nikelj - kovinski hidrid (nimh): prehodna faza
• Litij - ionske baterije (li - ion): industrijski standard

4. Vrste litija - ionske baterije v aplikacijah

• Valjaste litijeve baterije (18650, 21700 itd.)
• Prizmatične litijeve baterije
• Mehko - paket (polimer) litijeve baterije

5. Sistem za upravljanje varnosti in baterije (BMS)

• Zakaj je BMS "skrbnik" litijevih baterij
• Ključne zaščitne funkcije (prekomerno polnjenje, čez - praznjenje, nadgradnja, temperatura)
• VlogaBMS tester strojpri zagotavljanju varnosti in zmogljivosti

6. Trendi industrije

7. zaključek

Ko se brezžični trend širi po domačih aparatih in sektorjih orodij, so litijeve baterije postale temeljni vir energije, ki podpira zmogljivost izdelka. Od zgodnjih dni "polnjenja 10 ur in uporabe 5 minut" do današnje dolge - trajna življenjska doba baterije do 60 minut, tehnološki preboj v litijevih baterijah ni samo preoblikoval uporabniško izkušnjo vakuumskih čistil in električnih orodij, ampak tudi poganjal premik paradigme v celotni industriji.

"Brezžična revolucija" v čistilih za vakuum

Visoki - Speed ​​Digital Motors porabijo pomembno energijo. Brez visokih - kakovostnih litijevih baterij in sistema za upravljanje baterij (BMS) bi bila "brezžična prednost" brezžičnih čistil za vakuum nemogoče. The Dyson V10, equipped with a 7-cell, 525-watt lithium-ion battery pack, coupled with upgraded electronics and a BMS, achieves a versatile battery life of 8 minutes of deep cleaning in Max mode, 30 minutes of daily cleaning in Standard mode, and 60 minutes of extended cleaning in Endurance mode, eliminating the težave pri spreminjanju baterij sredi čistega. Mnogi se osredotočajo na ciklonsko tehnologijo in motorje za visoke hitrosti, s pogledom na ključno vlogo litijevih baterij. Brez njihovega širokega posvojitve bi se doba brezžičnih čistilcev za vakuum zavlekla za vsaj nekaj let.

Preden so litijeve baterije postale mainstream, so se vakuumske čistila in električna orodja doživela dva vala tehnologije akumulatorja, pri čemer sta vsaka obravnavala bolečinske točke prejšnje generacije:

1. Nikelj - kadmijeve baterije(NICD): zgodnja "potrebna izbira"

Kot najzgodnejša vrsta uporabljene baterije so imeli nikelj - kadmijske baterije očitne pomanjkljivosti: majhna zmogljivost, dolgi čas polnjenja in kratka življenjska doba baterije. "Naboj 10 ur, uporaba 5 minut" je bila pogosta tema. Še pomembneje pa je, da so trpeli zaradi hudega spominskega učinka (nepopolni izpust povzroči zmanjšanje življenjske dobe baterije) in so bili zelo onesnažujoči v okolje. Z začetkom 1. januarja 2016 je Evropska unija uradno prepovedala njihovo uporabo v električnih orodjih in majhnih aparatih, nikelj - kadmijeve baterije pa so postopoma zbledele s trga.

2. Nikelj - kovinski hidrid(NIMH): "Izboljšana različica" med prehodno fazo.

V primerjavi z nikljevi - kadmijeve baterije, nikelj - kovinske hidridne baterije ponujajo večjo zmogljivost, nižji pomnilniški učinek in manj onesnaževanja okolja. Kljub zvišanju cen so hitro postali glavni tok na trgu in utirali pot za prvotno popularizacijo brezžičnih izdelkov.

3. Litij - ionske baterije(Li - ion): današnji "absolutni delovni konj."

Pojav litijevih - ionskih baterij je spremenil industrijsko pokrajino. Ponujajo tri jedrne prednosti: gostota energije 1,5 - 2-krat več kot nikelj - kovinske hidridne baterije, brez pomnilniškega učinka in nizkega self -, zaradi česar so popolna ujemanje za visoko energijsko zahteve motorjev visoke hitrosti. Njihovo načelo delovanja se opira na gibanje litijevih ionov med pozitivno elektrodo (skupni materiali vključujejo litijev kobaltov oksid LICOO2 in litijev manganov oksid Limn2O4) in negativno elektrodo.

Cilindrične litijeve baterije:Sony, ki ga je leta 1992 izumil Sony, ponujajo stabilno kakovost, visoko varnost in močno razširljivost. Skupni modeli vključujejo 14650, 17490, 18650 in 21700. Tesla Model 3 je uporabil Panasonicovo baterijo iz leta 18650 (kasneje nadgrajeno na 21700). Leta 18650 (valjasta baterija s premerom 18 mm in dolžino 65 mm) je najbolj razširjena baterija pri vakuumskih čistilih in električnem orodju. Vendar je leta 2016 Sony prodal svoje litijevo baterijsko podjetje Murata Manufacturing Co., Ltd. na Japonskem, ki je pridobil tudi Sonyjeve odjemalce litijeve baterije, vključno z Dysonom.

Prizmatične litijeve baterije:Ti so običajno pakirani v aluminijastih ali jeklenih ohišjih. Imajo preprosto strukturo in visoko energijsko gostoto (približno 205Wh/kg za 50ah celico). Ponašajo se tudi s stopnjo montaže sistema 70% (višjo od 60% za 18650 baterij), velikimi celicami in boljšo konsistenco. Vendar pa so zaradi visoke stopnje prilagajanja in najrazličnejših modelov standardizirani proizvodni procesi težki.

Mehke - pakirane litijeve baterije(Polimerne litijeve baterije): Te baterije imajo zunanjo plast polimer in nudijo odlično varnost (težave povzročajo samo izbokline in razpoke, ne eksplozijo). So lahki in imajo veliko zmogljivost, zaradi česar se široko uporabljajo v mobilnih telefonih. Vendar pa so njegova slaba skladnost, visoki stroški in nagnjenost k puščanju privedli do omejene uporabe pri vakuumskih čistilih in električnih orodjih.

Čeprav litijeve baterije ponujajo odlične zmogljivosti, imajo tveganje za eksplozijo. Eksplozija ene same litijeve - ionske baterije je že pomembna, posledice več baterij pa hkrati kratke - vezje in eksplodiranje so še bolj uničujoče. Tudi uvožene baterijske celice blagovnih znamk, kot so Panasonic, LG in Samsung, ne morejo zagotoviti 100 -odstotnega tveganja - brezplačno delovanje.

Za ublažitev tega tveganja se je pojavil sistem za upravljanje baterij (BMS). To je temeljna tehnologija litijevih - ionskih baterijskih paketov, ki spremljajo stanje vsake celice, da preprečijo pretirano polnjenje in čez - izpraznjenje. BMS električna vozila so zapleteni in lahko spremljajo napetost, tok in temperaturo, ocenjujejo preostalo zmogljivost (SOC), nadzorujejo sistem za nadzor temperature, zaznajo puščanje, komunicirajo z drugimi sistemi in zgodovino uporabe baterije arhiv. Sistemi za upravljanje baterij (BMSS) v sesalnih čistilih in električnih orodjih so razmeroma preprosti, predvsem odgovorni za osnovne funkcije, kot je pretiravanje/preko - zaščita iz praznjenja (npr (Kratek - zaščitni tok tokovnika približno 80A) in visokotemperaturna zaščita (izpustitev visokotemperaturne zaščitne temperature 70-80 stopinj), kar zagotavlja stabilno delovanje baterije.

Acey BrandBMS tester strojse uporablja predvsem za testiranje različnih funkcionalnih kazalcev litijevih - ionskih baterij BMS, oceni, ali so različni parametri znotraj oblikovalskega območja, nato pa presodite, ali so BM -ji kvalificirani in uporabni.

Ko litij - ionske baterije postajajo vse pomembnejše, se v sesalniku in industriji električnega orodja pojavljajo novi trendi:

1. platforma baterije: zmanjšanje stroškov in vključevanje potrošnikov

Industrija električnega orodja je že pionirala postopek platforme. Na primer, TTI ponuja dve glavni litij - platformi ionskih baterij: 12V in 18V. Na stotine izdelkov na isti platformi delijo združljive baterije. To ne samo zmanjšuje stroške razvoja baterije in BMS, ampak tudi spodbuja potrošnike, da pri nakupu novih orodij prednostno določijo blagovne znamke, ki so združljive z obstoječimi baterijami. To ustvarja oviro za velika podjetja, kar otežuje tekmovanje manjših podjetij. Bosch je tudi lansiral 18V brezžični sesalnik neomejenega, tako da je svojo združljivost naletel na sesalnik in baterije z električnim orodjem. Vendar pa je zaradi raznolikih možnosti oblikovanja za čistila za vakuum doseganje združljivosti bolj zahtevno kot pri električnih orodjih.

2
Trenutno imajo brezkrtačni vakuumski čistilniki približno 10 minut življenjske dobe v visokem - moči. Brez preboja gostote energije akumulatorja je težko doseči pomembne izboljšave. Nekatere tovarne so začele testirati baterijo 21700 (ki se uporablja v Tesla modelu 3). Njegova gostota energije doseže 300Wh/kg (20%višja od baterije iz leta 18650), poveča zmogljivost za 35%, zmanjša stroške za 9%in zmanjša število uporabljenih baterij. Vendar pa ima 21700 baterije tudi svoje pomanjkljivosti: za vsakega 10%povečanja zmogljivosti se življenjska doba cikla zmanjša za 20%, stopnja naboja in odvajanja se zmanjša za 30-40%, zvišanje temperature pa za 20%. Izbira prave baterije je bolj stvar uravnoteženja tehnologije in ekonomije. Vendar je Panasonic -ova proizvodnja modela 3 že prej vplivala na vprašanja s svojo proizvodno zmogljivostjo 21700, kar kaže, da proizvodna zmogljivost ostaja omejujoči dejavnik.

3. Brezžična omrežja je neizogiben trend

Ne samo vakuumska čistila, ampak mnogi drugi izdelki, ki jih bodo v prihodnosti brezžični. Vsak preboj v tehnologiji litijeve baterije bo spodbudil ta trend.

Od niklja - kadmija do litijevih baterij, od "ožičenih omejitev" do "brezžične svobode", litijeve baterije niso samo preoblikovale faktorje oblike izdelka, ampak tudi preoblikovale konkurenčno pokrajino industrije. Proizvajalci baterij, kot so CATL, Panasonic, LG, EVE Energy, Changhong Energy (The Changhong Three) in HighPower Technology, čeprav ne neposredno v ospredju, so že postali ključni akterji pri tej preobrazbi. V prihodnosti bomo z nenehnim tehnološkim napredkom morda videli litijeve baterijske izdelke z daljšo življenjsko dobo baterije, večjo varnost in večjo vsestranskost, ki bomo še naprej sprostili udobje v življenju in delu.

Kontaktirajte zdaj