Nuair a thug Sony an chéad cheallraí litiam-ian isteach i 1991, bhí a fhios acu faoi na rioscaí sábháilteachta féideartha. Ba mheabhrúchán gruama é cuimhneachán ar an gceallraí litiam in-athluchtaithe a scaoileadh roimhe seo ar an smacht a chaithfidh duine a fheidhmiú agus é ag déileáil leis an gcóras ceallraí ardfhuinnimh seo.
Cuireadh tús le hobair cheannródaíoch le haghaidh ceallraí litiam i 1912, ach ní raibh sé go dtí go luath sna 1970idí nuair a tháinig na chéad cadhnraí litiam neamh-in-athluchtaithe ar fáil go tráchtála. Rinneadh iarrachtaí cadhnraí litiam in-athluchtaithe a fhorbairt sna hochtóidí. Bhí na samhlacha luath seo bunaithe ar litiam miotalach agus thairg siad dlús fuinnimh an-ard. Mar sin féin, chuir éagobhsaíocht bhunúsach de mhiotal litiam, go háirithe le linn muirir, damper ar an bhforbairt. Bhí an poitéinseal ag an gcill rith éalaithe teirmeach. Ardódh an teocht go tapa go pointe leá an litiam miotalach agus cuirfidh sé imoibriú foréigneach faoi deara. B'éigean líon mór cadhnraí litiam in-athluchtaithe a aisghairm i 1991 tar éis don phaca i bhfón póca gáis the a scaoileadh agus dónna a dhéanamh d'aghaidh fir.
Mar gheall ar éagobhsaíocht dhúchasach miotail litiam, bhog taighde go ceallraí litiam neamh-mhiotalacha ag baint úsáide as hiain litiam. Cé go bhfuil an dlús fuinnimh beagán níos ísle, tá an córas litiam-ian sábháilte, ar choinníoll go gcomhlíontar réamhchúraimí áirithe agus iad ag muirearú agus ag scaoileadh. Inniu, tá litiam-ian ar cheann de na ceimicí ceallraí is rathúla agus is sábháilte atá ar fáil. Déantar dhá bhilliún cealla a tháirgeadh gach bliain.
Coinníonn cealla litiam-ian le catóidí cóbalt dhá oiread an fhuinnimh atá ag ceallraí nicil-bhunaithe agus ceithre huaire níos mó ná fuinneamh aigéad luaidhe. Is córas cothabhála íseal é litiam-ian, buntáiste nach féidir leis an gcuid is mó de na ceimiceáin eile a éileamh. Níl aon chuimhne ann agus ní gá rothaíocht sceidealta a bheith ag an gceallraí chun a saol a shíneadh. Níl an fhadhb sulfation d'aigéad luaidhe ag litiam-ian a tharlaíonn nuair a stóráiltear an ceallraí gan táille bearrtha tréimhsiúil. Tá féin-urscaoileadh íseal ag litiam-ian agus tá sé neamhdhíobhálach don chomhshaol. Déanann diúscairt dochar íosta.
Ba mhian le go leor tomhaltóirí i gcónaí am rite ceallraí fada. D'fhreagair monaróirí ceallraí trí ábhar níos gníomhaí a phacáil isteach i gcill agus na leictreoidí agus an deighilteoir a dhéanamh níos tanaí. Chuir sé seo ar chumas dlús fuinnimh a dhúbailt ó tugadh isteach litiam-ian i 1991.
Tagann an dlús fuinnimh ard ar phraghas. Éiríonn modhanna déantúsaíochta níos tábhachtaí dá dlúithe a éiríonn na cealla. Gan ach 20-25µm de thiús deighilteoir, is féidir le hiarmhairtí uafásacha a bheith ag aon chur isteach beag de cháithníní deannaigh mhiotalacha. Beidh gá le bearta cuí chun an caighdeán sábháilteachta sainordaithe atá leagtha amach ag UL 1642 a bhaint amach. Cé go bhféadfaí glacadh le tástáil treá ingne ar an gcill 18650 níos sine le toilleadh 1.35Ah, thiocfadh le cill ard-dlúis 2.4Ah an lae inniu a bheith ina buama agus é ag feidhmiú an tástáil chéanna. Ní éilíonn UL 1642 dul i bhfód ingne. Tá cadhnraí litiam-ian ag druidim lena dteorainn dlúis fuinnimh teoiriciúil agus tá monaróirí ceallraí ag tosú ag díriú ar mhodhanna déantúsaíochta a fheabhsú agus sábháilteacht a mhéadú.
Athghairm cadhnraí litiam-ian
Leis an úsáid ard a bhaintear as litiam-ian i bhfóin phóca, ceamaraí digiteacha agus ríomhairí glúine, is dócha go mbeidh fadhbanna ann. Spreag ráta teip aon-i-in000 aisghairm beagnach sé mhilliún pacaí litiam-ian a úsáidtear i ríomhairí glúine a mhonaraigh Dell agus Apple. Glactar go han-dáiríre le teipeanna ceallraí a bhaineann le teas agus roghnaigh monaróirí cur chuige coimeádach. Cuireann an cinneadh cadhnraí nua a chur in ionad an tomhaltóir agus na dlíodóirí ar a suaimhneas. Breathnaímis anois ar cad atá taobh thiar den athghairm.
Deir Sony Energy Devices (Sony), déantóir na gcealla litiam-ian atá i gceist, go bhféadfadh cáithníní miotail micreascópacha dul i dteagmháil le codanna eile den chill ceallraí ar ócáidí annamh, rud a fhágann go mbeidh ciorcad gearr laistigh den chill. Cé go ndéanann monaróirí ceallraí a ndícheall chun láithreacht na gcáithníní miotalacha a íoslaghdú, déanann teicnící casta cóimeála beagnach dodhéanta gach deannach miotalach a dhíchur.
Ní bheidh ach gearr éadrom ina chúis le féin-urscaoileadh ardaithe. Is beag teasa a ghintear toisc go bhfuil an fuinneamh doirteadh an-íseal. Más rud é, áfach, go dtagann go leor cáithníní miotail micreascópacha le chéile ar aon láthair amháin, is féidir le gearr leictreach mór a fhorbairt agus beidh sruth mór ag sreabhadh idir na plátaí dearfacha agus diúltacha. Fágann sé seo go n-ardóidh an teocht, rud a fhágann go n-eascraíonn rith teirmeach é, dá dtagraítear freisin do 'scanadh le lasair.'
Níor cheart go n-ardódh cealla litiam-ian le catóidí cóbalt (mar a chéile leis na cadhnraí ríomhaire glúine a athghairm) os cionn 130céimeC (265céimeF). Ag 150céimeC (302céimeF) éiríonn an chill éagobhsaí go teirmeach, riocht a d'fhéadfadh a bheith mar thoradh ar rith teirmeach ina scaoiltear gáis lasracha.
Le linn rith teirmeach, is féidir le teas ard na cille teipe iomadú go dtí an chéad chill eile, rud a fhágann go n-éireoidh sé éagobhsaí go teirmeach freisin. I gcásanna áirithe, tarlaíonn imoibriú slabhra ina ndíscaoileann gach cill ar a tráthchlár féin. Is féidir pacáiste a scrios laistigh de chúpla soicind gearr nó fanacht air ar feadh roinnt uaireanta mar go n-ídítear gach cill ceann ar cheann. Chun sábháilteacht a mhéadú, feistítear pacaí le roinnteoirí chun an chill atá ag teip a chosaint ó scaipeadh go cealla comharsanacha.
Leibhéal sábháilteachta na gcóras litiam-ian
Tá dhá chineál bunúsach ceimiceán litiam-ian ann: cóbalt agus mangainéis (spinal). Chun an t-am rite uasta a bhaint amach, úsáideann fóin phóca, ceamaraí digiteacha agus ríomhairí glúine litiam-ian cóbalt-bhunaithe. Is é Mangainéis an ceann is nuaí den dá cheimic agus cuireann sé cobhsaíocht theirmeach níos fearr ar fáil. Is féidir leis teochtaí suas le 250 a chothúcéimeC (482céimeF) roimh éirí éagobhsaí. Ina theannta sin, tá friotaíocht inmheánach an-íseal ag mangainéis agus féadann sé sruth ard a sheachadadh ar éileamh. Níos mó agus níos mó, úsáidtear na cadhnraí seo le haghaidh uirlisí cumhachta agus feistí leighis. Beidh feithiclí hibrideacha agus leictreacha an chéad cheann eile.
Is é an míbhuntáiste a bhaineann le spinel ná dlús fuinnimh níos ísle. De ghnáth, ní sholáthraíonn cill atá déanta as catóide mangainéise íon ach thart ar leath chumas cóbalt. Ní bheadh úsáideoirí fón póca agus ríomhaire glúine sásta má scoireann a gcuid cadhnraí leath bealaigh tríd an am rite ionchais. Chun teacht ar chomhréiteach inoibrithe idir dlús ardfhuinnimh, sábháilteacht oibriúcháin agus dea-sheachadadh reatha, is féidir le monaróirí cadhnraí litiam-ian na miotail a mheascadh. Is iad na hábhair chatóide tipiciúla ná cóbalt, nicil, mangainéis agus fosfáit iarainn.
Lig dom a chinntiú don léitheoir go bhfuil cadhnraí litiam-ian sábháilte agus go bhfuil teipeanna teasa annamh. Baineann na monaróirí ceallraí an t-iontaofacht ard seo amach trí thrí shraith cosanta a chur leis. Is iad sin: [1] méid an ábhair ghníomhach a theorannú chun cothromaíocht inoibrithe dlús fuinnimh agus sábháilteachta a bhaint amach; [2] meicníochtaí sábháilteachta éagsúla a áireamh laistigh den chill; agus [3] ciorcad cosanta leictreonach a chur leis sa phacáiste ceallraí.
Feidhmíonn na feistí cosanta seo ar na bealaí seo a leanas: Feidhmíonn an gléas PTC a tógadh isteach sa chill mar chosaint chun borrthaí ardsrutha a chosc; osclaíonn an gléas idirbhriseadh ciorcaid (CID) an cosán leictreach má ardaíonn voltas muirir ró-ard an brú inmheánach cille go 10 Bar (150 psi); agus ceadaíonn an vent sábháilteachta scaoileadh rialaithe gáis i gcás méadú tapa ar bhrú cille. Chomh maith leis na cosaintí meicniúla, osclaíonn an ciorcad cosanta leictreonach lasmuigh de na cealla lasc soladach-stáit má shroicheann voltas muirir aon chill 4.30V. Laghdaíonn fiús sreabhadh an tsrutha má thagann teocht chraiceann na cille suas 90céimeC (194céimeF). Chun an ceallraí a chosc ó ró-urscaoileadh, gearrann an ciorcad rialaithe an cosán reatha ag thart ar 2.50V/cill. I roinnt iarratais, ceadaíonn sábháilteacht bhunúsach níos airde an chórais spinel an ciorcad leictreach a eisiamh. I gcás den sórt sin, braitheann an ceallraí go hiomlán ar na feistí cosanta atá tógtha isteach sa chill.
Ní mór dúinn a mheabhrú nach bhfuil na réamhchúraimí sábháilteachta seo éifeachtach ach amháin má thagann an modh oibríochta ón taobh amuigh, mar shampla le gearrthóir leictreach nó le charger lochtach. Faoi imthosca gnáth, beidh ceallraí litiam-ian cumhacht síos go simplí nuair a tharlaíonn ciorcad gearr. Más rud é, áfach, go bhfuil locht bunúsach ag an gcill leictriceimiceach, mar shampla i gcás éillithe de bharr cáithníní miotail micreascópacha, ní dhéanfar an aimhrialtacht seo a bhrath. Ní féidir leis an gciorcad sábháilteachta an díscaoileadh a stopadh ach an oiread nuair a bhíonn an chill i mód éalaithe teirmeach. Is féidir aon rud stop a chur air nuair a tharraing.
Cad ba cheart a fhios ag gach úsáideoir ceallraí
Éiríonn imní mhór má tá leictreachas statach nó charger lochtach scriosta ciorcad cosanta na ceallraí. Is féidir le damáiste den sórt sin na lasca soladstaide a chomhleá go buan i suíomh ON gan fhios don úsáideoir. Féadfaidh ceallraí le ciorcad cosanta lochtach feidhmiú de ghnáth ach ní thugann sé cosaint ar mhí-úsáid.
Saincheist sábháilteachta eile is ea muirearú teocht fuar. Ní féidir cadhnraí litiam-ian de ghrád tomhaltóirí a mhuirearú faoi 0céimeC (32céimeF). Cé gur cosúil go bhfuil na pacáistí á muirearú de ghnáth, tarlaíonn plating litiam miotalach ar an anóid agus é ar mhuirear fo-reo. Tá an plating buan agus ní féidir é a bhaint. Má dhéantar arís agus arís eile, féadfaidh damáiste den sórt sin sábháilteacht an phacáiste a chur i mbaol. Beidh an ceallraí níos leochailí ó theip má chuirtear faoi réir tionchair, brú nó muirearú ardráta.
Táirgeann Áise go leor cadhnraí athsholáthair neamh-bhranda a bhfuil tóir orthu i measc úsáideoirí fón póca mar gheall ar phraghas íseal. Ní sholáthraíonn go leor de na cadhnraí seo an t-ardchaighdeán sábháilteachta céanna leis an bpríomhbhranda. Caitheann siopadóir ciallmhar beagán níos mó agus cuireann sé múnla ceadaithe in ionad na ceallraí.
Chun insíothlú pacáistí neamhshábháilte a chosc ar an margadh, ní dhíolann an chuid is mó de na monaróirí cealla litiam-ian ach le cóimeálaithe pacáiste ceallraí ceadaithe. Tá cuimsiú ciorcad sábháilteachta ceadaithe mar chuid den riachtanas ceannaigh. Fágann sé sin go mbíonn sé deacair ag caitheamh aimsire cealla litiam-ian aonair a cheannach lasmuigh den tseilf i siopa. Ní bheidh aon rogha eile ag an gcaitheamh aimsire ach filleadh ar chadhnraí nicil-bhunaithe.
Tá an réamhchúram sábháilteachta ríthábhachtach go háirithe maidir le cadhnraí níos mó, mar phacáistí ríomhaire glúine. Tá an ghuais i bhfad níos mó ná ar cheallraí fón póca beag má théann rud éigin mícheart. Ar an gcúis seo, déanann go leor déantúsóirí ríomhairí glúine a gcuid cadhnraí a dhaingniú le cód rúnda nach féidir ach leis an ríomhaire meaitseála a rochtain. Cuireann sé seo cosc ar chadhnraí gan ainm branda tuilte a dhéanamh ar an margadh. Is é an míbhuntáiste ná praghas níos airde don cheallraí athsholáthair.
Ag cur san áireamh líon na gcadhnraí litiam-ian a úsáidtear ar an margadh, is beag dochar a rinne an córas stórála fuinnimh seo i dtéarmaí damáiste agus díobháil phearsanta. In ainneoin an dea-thaifead, is ábhar te í a sábháilteacht a fhaigheann aird mhór ó na meáin, fiú amháin i gcás timpiste beag. Is maith an rabhadh seo don tomhaltóir mar beimid cinnte go bhfuil an gléas stórála fuinnimh tóir seo sábháilte. Tar éis cadhnraí ríomhaire glúine Dell agus Apple a athghairm, ní hamháin go ndéanfaidh monaróirí ceall iarracht níos mó fuinnimh a phacáil isteach sa phacáiste ach déanfaidh siad iarracht é a dhéanamh níos urchair.