باتری لیتیوم یونی چیست و چه مزایایی دارد؟

باتری لیتیوم یونی نوعی باتری قابل شارژ متشکل از سلول هایی است که در آن یون های لیتیوم از الکترود منفی از طریق الکترولیت به الکترود مثبت در هنگام شارژ حرکت می کنند. سلول‌های لیتیوم یونی از ترکیب لیتیومی به عنوان ماده در الکترود مثبت و معمولا از گرافیت در الکترود منفی استفاده می ‌کنند. سلول ها را می توان برای اولویت بندی انرژی یا چگالی توان تولید کرد. با این حال، آنها می توانند یک خطر ایمنی باشند زیرا حاوی الکترولیت های قابل اشتعال هستند و اگر آسیب ببینند یا شارژ نادرست شوند می توانند منجر به انفجار و آتش سوزی شوند.

در این مقاله از وبلاگ فروشگاه اینترنتی لایف ابزار قصد داریم به معایب و مزایای نسل باتری های Li-on بپردازیم:

باتری لیتیوم یون چگونه کار می کند؟

باتری لیتیوم یون Li-ion یک فناوری باتری پیشرفته است که از یون های لیتیوم به عنوان یک جزء کلیدی در الکتروشیمی خود استفاده می کند. در طول یک چرخه تخلیه، اتم های لیتیوم در آند یونیزه شده و از الکترون های خود جدا می شوند. یون‌های لیتیوم از آند حرکت می‌ کنند و از الکترولیت عبور می ‌کنند تا به کاتد برسند، جایی که با الکترون‌های خود ترکیب می ‌شوند و از نظر الکتریکی خنثی می‌ شوند. یون‌های لیتیوم به اندازه‌ای کوچک هستند که می ‌توانند از طریق یک جدا کننده میکرو تراوا بین آند و کاتد حرکت کنند.

باتری لیتیوم یونی می توانند از تعدادی مواد مختلف به عنوان الکترود استفاده کنند. رایج ترین ترکیب اکسید کبالت لیتیوم (کاتد) و گرافیت (آند) است که بیشتر در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل مانند تلفن های همراه و لپ تاپ یافت می شود.

سایر مواد کاتدی شامل اکسید منگنز لیتیوم (مورد استفاده در خودروهای هیبریدی الکتریکی و الکتریکی) و فسفات آهن لیتیوم است. این باتری ها معمولا از (یک کلاس از ترکیبات آلی) به عنوان یک باتری استفاده می کنند.

باتری لیتیوم یون چه ویژگی هایی دارد؟

باتری لیتیوم یونی به طور کلی، باتری هایی که می توانند به طور مکرر شارژ و دشارژ شوند، باتری های ثانویه نامیده می شوند، در حالی که باتری های یکبار مصرف باتری های اولیه نامیده می شوند. از آنجایی که باتری لیتیوم یونی برای ذخیره انرژی با ظرفیت بالا مناسب هستند، در طیف گسترده ای از: لوازم الکترونیکی مصرفی مانند گوشی‌های هوشمند و رایانه‌های شخصی، ربات‌های صنعتی، تجهیزات تولید، ابزار و خودرو استفاده میشوند.

در صنعت ابزار آلات نیز در مواردی همچون دریل شارژی، پیچ گوشتی شارژی و امروزه حتی در ابزار آلات سنگین تری مانند چکش تخریب شارژی نیز به کار گرفته میشوند.

مزایای باتری های Li-ion چیست؟

در مقایسه با سایر فناوری‌های باتری قابل شارژ با کیفیت بالا (نیکل، کادمیم یا نیکل، فلز، هیدرید)، باتری‌های لیتیوم یونی دارای مزایای متعددی هستند. آنها یکی از بالاترین چگالی انرژی را در بین هر فناوری باتری امروزی دارند. علاوه بر این، سلول‌های باتری لیتیوم می ‌توانند تا 3.6 ولت، 3 برابر بیشتر از فناوری‌هایی مانند Ni-Cd یا Ni-MH تولید کنند. این بدان معناست که: آنها می توانند مقدار زیادی جریان را برای کاربردهای پرقدرت ارائه دهند، که باتری های لیتیوم یونی نیز نسبتا کم تعمیر و نگهداری هستند و برای حفظ عمر باتری خود نیازی به برنامه ریزی شده ندارند.

باتری‌های لیتیوم اثر حافظه ندارند، فرآیندی مضر که در آن چرخه‌های تخلیه، شارژ جزئی مکرر می‌ تواند باعث شود باتری ظرفیت کمتری را به خاطر بسپارد. این یک مزیت نسبت به Ni-Cd و Ni-MH است که این اثر را نشان می دهند. این باتری ها نیز نرخ تخلیه پایینی در حدود 1.5 تا 2 درصد در ماه دارند. آنها حاوی کادمیوم سمی نیستند، که دفع آنها را راحت تر از باتری های Ni-Cd می کند.

با توجه به این مزایا:

باتری های لیتیوم جایگزین باتری های Ni-Cd به عنوان رهبر بازار در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل (مانند گوشی های هوشمند و لپ تاپ) شده اند. باتری‌های لیتیوم همچنین برای تامین انرژی سیستم‌های الکتریکی برای برخی کاربردهای هوافضا استفاده می‌ شوند.

باتری لیتیوم یونی چگونه انرژی را ذخیره می کنند؟

باتری لیتیوم یونی از آند و کاتد تشکیل شده است که جداکننده بین دو الکترود را دارد و یک الکترولیت که فضای باقی مانده باتری را پر می کند. آند و کاتد قادر به ذخیره یون لیتیوم هستند. انرژی ذخیره و آزاد می شود زیرا یون های لیتیوم بین این الکترودها از طریق الکترولیت حرکت می کنند.

• شارژر جریان را به باتری منتقل می کند.
• یون های لیتیوم از طریق الکترولیت از کاتد به آند حرکت می کنند.
• باتری با اختلاف پتانسیل بین دو الکترود شارژ می شود.
• یک مدار تخلیه بین آند و کاتد تشکیل می شود.
• یون های لیتیوم ذخیره شده در آند به سمت کاتد حرکت می کنند.
• انرژی استفاده می شود.

سوالات متداول:

تفاوت بین باتری لیتیوم یونی و باتری معمولی چیست؟

باتری های لیتیومی دارای ساختار سلول اولیه هستند. این بدان معنی است که آنها یک بار مصرف هستند یا غیر قابل شارژ هستند. از طرف دیگر باتری های یونی دارای ساختار سلول ثانویه هستند. این بدان معناست که می توان آنها را بارها و بارها شارژ و استفاده کرد.

آیا باتری های لیتیومی ارزشش را دارند؟

آنها به گونه ای طراحی شده اند که دوام بیشتری داشته باشند، و آنها را به انتخاب خوبی برای دستگاه های با فناوری پیشرفته و هوشمند و آن دسته از وسایل الکترونیکی تبدیل می کند که تعویض باتری برای آنها ناخوشایند است. آنها می توانند دمای بسیار پایین را تحمل کنند. لیتیوم می تواند بدون شکست در آب و هوای بسیار سرد کار کند، بنابراین برای کاربردهای خارج از منزل ایده آل است.

آیا می توانم باتری لیتیومی را با یک شارژر معمولی شارژ کنم؟

تا زمانی که بتوانید حداکثر ولتاژ شارژر را تنظیم کنید و تا زمانی که شارژر حالت یکسان سازی خودکار را فعال نکرده باشد، می توانید از یک شارژر سرب اسید برای شارژ باتری های لیتیومی استفاده کنید.

تسلا از چه نوع باتری استفاده می کند؟

تسلا در حال تغییر شیمی سلول باتری است که در خودروهای برد استاندارد خود استفاده می کند، باتری‌های جدید از ترکیب شیمیایی لیتیوم، آهن، فسفات LFP به جای نیکل، آلومینیوم استفاده خواهند کرد که تسلا به استفاده از آن در خودروهای دوربرد ادامه خواهد داد.

چرا خودروهای الکتریکی از باتری های لیتیومی استفاده می کنند؟

باتری های لیتیوم یون در حال حاضر در اکثر خودروهای الکتریکی به دلیل انرژی بالای آنها در واحد جرم نسبت به سایر سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می شود. آنها همچنین دارای نسبت توان به وزن بالا، راندمان انرژی بالا، عملکرد خوب در دمای بالا و تخلیه خود کم هستند.

مطالعه بیشتر:

بررسی انواع باتری دریل شارژی