مکانیسم باتری لیتیوم یون و مزایای این نوع باتری

سلول‌های باتری لیتیوم یون یکی از مهم‌ترین اختراعات تاریخ خودرو می باشند، زیرا خودروهای الکتریکی را بنیان نهاده اند. خودروهای برقی می توانند آینده دنیایی باشند که در تلاش برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. سونی سلول های لیتیوم یون را در سال 1991 تجاری کرد.

باتری لیتیومی چیست؟

باتری‌های لیتیوم یونی به واحدهای قابل شارژی اطلاق می‌شوند که بیشتر برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند. استفاده از آنها در زمینه های هوافضا و نظامی به طور پیوسته در حال رشد بوده است.

آیا باتری های لیتیومی قابل شارژ هستند؟ بله، آنها قابل شارژ هستند. یکی از دلایل محبوبیت بسیار زیاد آنها، شارژ مجدد و ظرفیت بالای ذخیره سازی آنها است. آنها می توانند مقدار زیادی انرژی را در یک ساختمان کوچک بسته بندی کنند، چیزی که صنعت خودرو و سایر صنایع به دنبال آن هستند.

یک دستگاه می تواند 200 وات ساعت برق را در یک کیلوگرم از دستگاه قرار دهد که به معنای چگالی انرژی 200 وات ساعت بر کیلوگرم است. چنین ظرفیت انرژی جهشی بزرگ از باتری سرب اسیدی قدیمی است. تحقیقات مختلفی برای بهبود بیشتر قدرت این باتری ها در حال انجام است.

فناوری باتری لیتیوم یونی

مکانیسم کار باتری لیتیومی مبتنی بر طبیعت واکنش پذیر بالای یون های لیتیوم است. این یون ها در واقع اتم های لیتیوم منهای یک الکترون هستند که آن را به یک بار الکترونی مثبت تبدیل می کند.

در زمان تخلیه، آند (الکترود با بار مثبت) این یون ها را ایجاد می کند که سپس با عبور از جداکننده و الکترولیت مایع به کاتد (الکترود با بار منفی) می رسد.

یون‌ها با الکترون‌ها در کاتد ترکیب می‌شوند و تا زمانی که باتری به شارژر متصل شوند، در همان حالت باقی می‌مانند، که کل فرآیند را به صورت معکوس تکرار می‌کند. اتصال یون‌ها به الکترون‌ها باعث ایجاد نیروی الکتریکی می‌شود که می‌توان از آن برای اجرای چیزهای مختلف استفاده کرد.

چرا از لیتیوم در باتری ها استفاده می شود؟

پاسخ ساده است: برای مزایای متعدد آنها. باتری لیتیوم یونی دارای دو مزیت منحصر به فرد است که در فناوری های رقیب وجود ندارد.

1.قدرت زیاد در اندازه جمع و جور.

هر نوع باتری قابل شارژی را با ظرفیت یکسان انتخاب کنید، واحدهای لیتیوم یون به عنوان سبک‌ترین باتری‌ها هستند. عناصر اصلی آنها لیتیوم و کربن هستند که سبک وزن هستند.

با این حال، دلیل اصلی وزن کم، ماهیت واکنش پذیری بالای لیتیوم است که اجازه می دهد انرژی زیادی در پیوندهای اتمی آن ذخیره شود. به همین دلیل، چگالی انرژی این واحدها در بین انواع باتری ها بیشتر است.

به عنوان مثال، یک واحد لیتیوم یون استاندارد 1 کیلوگرمی می تواند 150 وات ساعت شارژ ذخیره کند در حالی که ظرفیت NiMH (هیدرید نیکل-فلز) با همان وزن حدود 60 تا 70 وات ساعت خواهد بود. باتری سرب اسیدی در این مورد کمترین مطلوبیت را دارد زیرا ظرفیت آن تنها 25 وات ساعت بر کیلوگرم خواهد بود.

2.شارژ نشدن و حفظ شارژ

یک باتری لیتیوم یونی شارژ خود را حفظ می کند که به آن برتری نسبت به سایر انواع سلول می دهد. در حالی که یک واحد NiMH تا 20% از شارژ خود را در ماه از دست می دهد، برای یک واحد Li-ion فقط 5٪ است. می تواند چرخه های شارژ و دشارژ متعددی را طی کند و قبل از شارژ شدن نیازی به تخلیه کامل ندارد.

اگرچه باتری‌های لیتیوم یونی عمر زیادی ندارند و در دماهای بالا یک خطر محسوب می شوند، اما در مورد وسایل الکترونیکی و وسایل نقلیه الکتریکی هیچ رقابتی با هم ندارند.