ما هي بطارية ليثيوم أيون؟

بطارية الليثيوم أيون هي بطارية محسّنة تستخدم أيونات الليثيوم كمكون أساسي في الكيمياء الكهربية.في عملية التفريغ ، تتأين ذرات الليثيوم الموجودة في الأنود ويتم فصلها عن الإلكترونات.تنتقل أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب عبر الإلكتروليت وتتحد مع الإلكترونات مما يؤدي إلى التعادل الكهربائي.

أيونات الليثيوم صغيرة بما يكفي لتمريرها من خلال النفاذية الدقيقة التي تقف بين الأنود والكاثود.بفضل الحجم الصغير لليثيوم أيون ، يمكن لبطاريات Li-ion الاحتفاظ بجهد وتخزين عاليين جدًا لكل وحدة كتلة وحجم وحدة.

تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على مجموعة متنوعة من المواد التي يمكن استخدامها كأقطاب كهربائية.وتشمل أكثرها شيوعًا أكسيد الكوبالت الليثيوم (الكاثود) والجرافيت (الأنود) ، الذي يشيع استخدامه في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة.

بالنسبة للسيارات الكهربائية والكهرباء الهجينة ، فإن أكثر الكاثودات شيوعًا هي أكسيد منجنيز الليثيوم وفوسفات حديد الليثيوم.تستخدم بطاريات Li-ion الأثير كإلكتروليت.

كم من الوقت تدوم بطارية ليثيوم أيون؟

بطاريات الليثيوم أيون باهظة الثمن ، وبالنسبة لأولئك الذين يستخدمون السيارات الكهربائية والدراجات النارية ، فإنهم عادة ما يحققون أكبر تكلفة للأدوات.لذلك ، من المنطقي إذا كنت تريد أن تدوم بطاريتك لفترة طويلة.

تتمثل الخطوة الأولى في معرفة كيفية زيادة عمر بطارية الليثيوم أيون في معرفة سبب وفاتها.حسنًا ، أثناء دورة الشحن والتفريغ ، تحدث تفاعلات طفيلية صغيرة بين الإلكتروليت والأقطاب الكهربائية باستخدام خلية بطارية ليثيوم أيون ، والتي تقلل بعد فترة من كمية الطاقة التي يمكن للخلية تخزينها وكذلك ناتجها.

ما الذي يجعل هذه التفاعلات الطفيلية تقتل بطاريات أيونات الليثيوم؟

هناك عاملان رئيسيان يؤديان إلى الموت السريع لبطارية ليثيوم أيون.يشمل الاثنان ؛

• درجات حرارة عالية
• ارتفاع مستوى الشحن (زيادة الوقت عند الفولتية العالية)

تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تكثيف التفاعلات الطفيلية التي تحدث في المنحل بالكهرباء لبطارية الليثيوم أيون.

من ناحية أخرى ، تؤدي الشحنات المرتفعة إلى أداء عالٍ للبطارية في الدورات القليلة الأولى ، ثم تعطل أداء الخلية وانخفاض في الأداء.

لحسن الحظ ، يمكن إطالة عمر البطاريات بخطوات بسيطة.

كيفية جعل بطاريات Li-ion تدوم لفترة أطول

أول شيء عليك فعله هو معرفة أن بطاريتك لا تسخن.أخذت العديد من السيارات الكهربائية هذا العامل في الاعتبار وركبت نظام تبريد.ومع ذلك ، لا تزال بعض السيارات الكهربائية تعتمد على نظام التبريد السلبي.

لحسن الحظ ، يمكنك التحكم في المشكلة الأكبر ، وهي الحرارة التي تحدث أثناء عملية الشحن.حتى بالنسبة للسيارات المتقدمة ذات نظام التبريد النشط ، يمكن أن ترتفع درجة حرارة البطارية أثناء الشحن ، خاصة أثناء الشحن الفائق.

يعد الشحن الفائق ميزة إضافية كبيرة عندما تكون في عجلة من أمرك للانطلاق على الطريق ، ولكنه قد لا يخدم عمر البطارية جيدًا على المدى الطويل ، خاصةً عند القيام به بشكل متكرر.

لإطالة عمر البطارية ، خصص وقتًا وشحنها على درجة حرارة منخفضة.إن الشحن البطيء لفترة طويلة بين عشية وضحاها أفضل بكثير من الشحن السريع خلال استراحة الشاي أو ساعة الغداء.

بعد ذلك ، جرب وشحن البطارية عندما تكون في مستويات أقل.بقدر ما تريد أن تكون ثابتة بنسبة 100٪ ؛قد لا تفعل ذلك أي فائدة.اشحنه على درجة حرارة منخفضة ، خاصةً عند أخذ فترات راحة طويلة.

لا يستخدم معظم الأفراد سعة حزمة البطارية بالكامل كل يوم ، ومع ذلك يقومون بشحنها بنسبة 100٪ كل يوم.

ما لا تعرفه هو أن شحن البطارية إلى 80٪ يمكن أن يضاعف من عمر بطارية Li-ion.

تجدر الإشارة إلى أن تلف الشحن العالي يحدث عندما تستقر البطارية على مستويات عالية من الشحن لفترة طويلة ؛يتفاجأ الكثير من الناس عند سماع ذلك ويقسمون أن بطاريتهم دائمًا ما تكون بنسبة 100٪ طوال الوقت!

ومع ذلك ، فإن 100٪ بجرعات صغيرة لا تسبب أي ضرر.إذا كنت تخطط لرحلة طويلة وستسافر بعد فترة وجيزة من الرحلة ، فهذا ينطبق.من ناحية أخرى ، إذا كنت تخطط لأخذ قسط من الراحة لفترة من الوقت ، فإن شحن البطارية بنسبة 60-80٪ يكون أكثر صحة.

هل هذا ينطبق على جميع بطاريات الليثيوم؟

على الرغم من أن بطاريات LiFePO4 لا تتأثر كثيرًا بالشحن العالي مثل ليثيوم أيون ، فإن القاعدة تنطبق على جميع البطاريات الكهربائية.يتضمن ذلك بطاريات السيارة الكهربائية والهاتف الخلوي وحتى شيء صغير مثل فرشاة الأسنان الكهربائية.

يمزح أحد البروفيسور دان حول أهمية التبريد قائلاً إنه يمكنك أيضًا التفكير في تخزين الكمبيوتر المحمول في الثلاجة إذا كنت جادًا بشأن عمر بطارية الليثيوم أيون.

بالنسبة للجزء الأكبر ، يمكن بسهولة تطبيق المتطلبات البسيطة للحفاظ على بطاريات الليثيوم أيون الخاصة بك.تجنب الشحن الفائق لسياراتك الكهربائية ما لم يكن ذلك ضروريًا.اركن دراجتك الكهربائية في الظل.توقف عن ترك هاتفك وجهاز الكمبيوتر المحمول في الشمس أو السيارة الساخنة.والأهم من ذلك ، حاول قدر الإمكان تجنب شحن بطارية الليثيوم أيون بنسبة 100٪.

مزايا وعيوب بطارية الليثيوم أيون

من الضروري معرفة مزايا وعيوب بطاريات الليثيوم أيون لفهم مستوى أهميتها بشكل كامل ؛

المزايا العامة لبطارية ليثيوم أيون

1.أصغر حجمًا وأخف وزنًا.بطاريات الليثيوم أيون أخف مقارنة بقدرات البطاريات الأخرى.لذلك يعد هذا عمليًا للمستهلكين الذين يمثل وزنهم عاملاً.

2.كثافة طاقة عالية.على عكس البطاريات الأخرى ، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقة عالية جدًا.هذا يتحول ببساطة إلى القدرة على الاحتفاظ بالكثير من الطاقة دون أن يعكس ذلك ضخامة.أظهرت التطورات في التكنولوجيا مثل السيارات الكهربائية إمكانات أكبر لسعات أعلى.

3.انخفاض التفريغ الذاتي.تبلغ نسبة التفريغ الذاتي لبطاريات الليثيوم أيون 1.5٪ شهريًا ، وهي نسبة منخفضة نسبيًا مقارنة بالبطاريات الأخرى.هذا يعني أن لها مدة صلاحية أطول عندما لا تكون قيد الاستخدام.

4.من الصفر إلى تأثير الذاكرة المنخفضة.بطارية الليثيوم أيون لها تأثير أدنى إلى الصفر عندما يتعلق الأمر بتأثير الذاكرة.هذا أمر شائع في البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تفقد أقصى سعة للطاقة عند شحنها بشكل متكرر بعد تفريغها جزئيًا.هذه المشكلة شائعة في بطاريات هيدريد معدن النيكل القابلة لإعادة الشحن مثل NiMH و NiCd.

5.الشحن السريع.بطارية Li-ion سريعة الشحن مقارنة بالبطاريات الأخرى ؛يستغرق حرفياً جزءًا بسيطًا من الوقت الذي يستغرقه نظيره في الشحن.

6.الجهد العالي للدائرة المفتوحة.ينتج عن كيمياء بطارية الليثيوم أيون جهد أعلى للدائرة المفتوحة مقارنة بالبطاريات المائية مثل هيدريد معدن النيكل وحمض الرصاص والنيكل والكادميوم.

7.عمر أطول.يمكن لبطارية Li-ion عادةً التعامل مع مئات دورات تفريغ الشحن.تفقد بعض بطاريات الليثيوم أيون 30٪ من سعتها بعد 1000 دورة ، في حين أن البطاريات المتقدمة الأخرى ستستمر لأكثر من 5000 دورة.

عيوب بطاريات الليثيوم أيون

هناك بعض التحديات التي من المحتمل أن تواجهها عند استخدام بطاريات Li-ion ؛

1. إنه مكلف.تبلغ تكلفة إنتاج بطارية الليثيوم أيون 40٪ أكثر من البطاريات الأخرى.هذا لأنه يتطلب جهاز كمبيوتر داخلي للتحكم في الدوائر مما يجعلها أكثر تكلفة.

2. الحساسية لدرجات الحرارة العالية.كما ذكرنا سابقًا ، تعد درجات الحرارة المرتفعة أحد الأسباب الرئيسية للتدهور العالي لبطاريات Li-ion.

3. تأثير الشيخوخة.هذا بسبب تدهورها الطبيعي ، سواء كانت قيد الاستخدام أم لا.ومع ذلك ، فإن تخزين الأجهزة بنسبة 40٪ يمكن أن يقلل من تأثير الشيخوخة.

4. التفريغ العميق.تظل السلامة العامة لبطارية ليثيوم أيون سليمة حتى بعد تأثيرات التفريغ.ومع ذلك ، فإن التفريغ العميق أو انخفاض الجهد لبطارية Li-ion يمكن أن يجعلها غير قابلة للاستخدام.

5. مخاوف تتعلق بالسلامة.قد تنفجر بطاريات Li-ion عند ارتفاع درجة حرارتها أو قصر الدائرة.

التغليف على بطاريات Li-ion

تنمو التكنولوجيا في جميع الأبعاد ، بما في ذلك صناعة النقل.أعطى ابتكار بطارية الليثيوم أيون الضوء لحلم السيارات الكهربائية.

لقد أدى التحول إلى بيئة أفضل مع تلوث منخفض ، ناهيك عن الراحة والراحة التي تأتي مع السيارات الكهربائية.