حتما شما هم تا کنون نام باتری لیتیوم یونی را شنیده باشید ولی نمی دانید که دقیقا ساختار این نوع باتری ها چگونه است؟ و چه مزایا و معایبی دارد؟ چه کاربردهایی در زندگی روزمره یا در علم و صنعت دارد؟ جالب است بدانید شاید اگر این نوع فناوری نبود الان نمی توانستید با خیال راحت این مقاله را در گوشی هوشمند یا تبلت خود، مطالعه کنید. و یا آن را به پاوربانک وصل کنید.
فیلم معرفی باتری لیتیوم یونی
توصیه می شود قبل از مطالعه ادامه این مقاله، حتما ویدئوی فوق را برای درک بهتر مشاهده نمایید. این فیلم طرز کار باتری های لیتیوم یونی را در ابزار های مختلف مانند گوشی، خودروهای برقی و … به صورت تصویری و کامل توضیح خواهد داد.
البته نگران سوالاتتان نباشید! تمام آن ها در این مقاله پاسخ داده خواهند شد. پیش از آن بهتر از یک آشنایی کلی با باتری داشته باشید.
باتری ها امروزه بخش مهمی در زندگی انسان ها بازی می کنند تقریبا تمامی وسایل الکتریکی که از برق مستقیم استفاده نمی کنند برای استفاده از انها نیاز به باتری وجود دارد که البته باتری ها هم دارای تنوع مختلف برای کاربرد های مختلف ساخته شده از باتری که برای تنطیم ضربان قلب انسان در علم پزشکی گرفته تا تولید اتوبوس و کامیون ها توسط شرکت تسلا که به زودی به بازار وارد خواهند شد از باتری استفاده می کنند.
اساس کار باتری ها چیست؟
باتری‌ها در واقع منبع انرژی موبایل و لوازم الکتریکی هستند. به کمک آنها می‌توان دستگاه‌های مبتنی بر الکتریسیته داشت که لازم نیست مستقیم به پریز برق وصل شوند. در حالی که، انواع زیادی از باتری‌ها وجود دارد، مفهوم اصلی نحوه کار آنها یکسان است: یک یا چندین سلول الکتروشیمیایی انرژی شیمیایی ذخیره شده را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند.
ساختار و عملکرد باتری، به گونه ای است که ماده بیرونی تشکیل‌دهنده باتری‌ها معمولاً از یک فلز یا پلاستیک ساخته شده که یک ترمینال مثبت (آنود)، یک ترمینال منفی (کاتد) و الکترولیت‌هایی دارد که باعث حرکت یونها بین آنها می‌شوند. یک جداکننده (پوسته پلیمری قابل نفوذ) با ساختن سد بین آنود و کاتد مانع از شکل‌گیری مدارهای الکتریکی اتصال کوتاه میشود و از طرف دیگر باعث حرکت حمل‌کننده‌های یونهای شارژ شده میشود.
این یونهای شارژ شده برای بستن مدار در هنگام عبور جریان مورد نیاز هستند. در آخر، یک جمع‌کننده استفاده میشود تا انرژی را به بیرون باتری و داخل دستگاه متصل به آن هدایت کند.
در حال حاضر، باتری یون لیتیوم بدلیل مشخصات عالی، برجسته‌ترین باتری از جنبه کاربرد و تحقیق و توسعه است. در این مقاله باتری یون لیتیومی معرفی و مزایای آن و مکانیزم عملکرد آن شرح داده میشود.
منظور از باتری های لیتیوم یونی چیست؟
باتری لیتیوم یون Li-ion یک خانواده از باتری های قابل شارژ با تراکم انرژی بالا است و معمولا در لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می شود. بر خلاف باتری اولیه لیتیوم یکبار مصرف، LIB از ترکیب لیتیوم متصل شده به جای لیتیوم فلزی به عنوان الکترود استفاده می کند.
معمولا LIB ها به طور قابل توجهی سبک تر از سایر انواع باتری های قابل شارژ مشابه اندازه هستند. LIB ها به شدت در الکترونیک قابل حمل استفاده می شود. این باتری ها معمولا در PDA ها، آی پاد، تلفن های همراه، لپ تاپ ها و غیره یافت می شود.
توسعه وسایل الکترونیکی مانند گوشی‌های تلفن همراه و لب تاپ‌ها تقاضا را برای باتری‌های قابل شارژ افزایش داده است که در این میان باتری‌های لیتیم-یون از دیگر انواع باتری‌ها عملکرد و بازده مناسب‌تری را از خود نشان داده و بیشترین تولید را در میان دیگر انواع باتری‌ها دارند.
باتری‌های لیتیومی باتری‌هایی‌اند که از فلز لیتیوم یا ترکیبی از آن به‌عنوان قطب مثبت (آند) استفاده میکنند. عمر طولانی و ظرفیت شارژ شدن بالا این باتری‌ها را گزینه مناسبی برای استفاده در دستگاه‌های هوشمند کرده است.
ویژگی های باتری لیتیوم یونی
ابتدا ویژگی های باتری های لیتیومی را می توان به مزایا و معایب آن تقسیم نمود.
مزیت های باتری لیتیوم یون
- باتری‌های لیتیوم یون چگالی انرژی بالایی دارند.
- مدار محافظ نیز برای تنظیم ولتاژ و جریان باتری در محدوده امن تعبیه می گردد.
- آن ها عمر طولانی دارند.
- باتری‌های لیتیومی معمولا قابل تعویض توسط کاربر هستند.
معایب باتری های لیتیوم یونی
- باتری لیتیومی معمولا وزن سنگین تری دارند.
- اضافه کردن مدار محافظ به هزینه آن ها می افزاید.
- آن ها سطح خود تخلیه شارژ نسبتا بالایی دارند.
- آن ها عمدتا به شکل مستطیلی در دسترس هستند.
مضرات و خطرات باتری لیتیومی
باتری های لیتیوم یونی اگرچه دارای مزایای زیادی هستند ولی مضراتی هم دارند. برخی از باتری های لیتیومی در عین امن بودن ممکن است داغ شوند و آتش بگیرند. به علت خاصیت ویژه ای که این باتری ها دارند، در صورت آتش گرفتن مواد سمی را پراکنده می کنند و به سادگی خاموش نمی شوند. یکی از علت های گرم شدن باتری لیتیوم یون، این است که به علت نزدیکی با اشیایی مثل کلید و طلا، اتصال کوتاه برقرار می شود و باعث گرم شدن این نوع باتری می شود.
برخی از حوادثی که در رابطه با باتری لیتیوم یونی گزارش شده است:
- آتش گرفتن خود به خود باتری لپ‌تاپ در قسمت بار هواپیما بر اثر گرم شدن
- انفجار باتری لیتیوم یونی در یک مینی زیر دریایی آمریکایی
- آتش گرفتن باتری دوربین عکاسی یک مسافر در هنگام عبور از گیت‌های مرزی
- دود کردن و آتش گرفتن دو بسته باتری لیتیوم یونی در هنگام بازرسی
- آتش گرفتن و دود کردن یکباتری لیتیوم یونی در هنگام پرواز هواپیما که در یک چراغ قوه قرار داشت.
ساختار باتری های لیتیومی
عملکرد اولیه هر نوع سلول الکتروشیمیایی متشکل از دو عنصر مهم الکترودها و الکترولیت‌ها است. آنود و کاتود دو الکترودی هستند که انرژی الکتریکی (یونها) را هدایت میکنند. آنود به انتهای منفی باتری وصل است در حالی‌که کاتود به انتهای مثبت باتری وصل است.
الکترودها در الکترولیت‌ها واقع هستند، که به عنوان محیط مایع برای حرکت یونها عمل میکند. الکترولیت به عنوان یک بافر عمل میکند و به واکنش‌های شیمیایی در باتری کمک میکند. حرکت الکترونها در داخل الکترولیت و در بین الکترودها باعث ایجاد جریان الکتریکی میشود.
اجزای تشکیل دهنده باتری لیتیوم یونی
هر باتری از سه جزء اصلی تشکیل شده است که عبارت‌اند از: آند، کاتد و الکترولیت. باتری‌های لیتیوم یون نیز از این قائده مستثنی نیستند و این سه جزءاصلی را دارند. در ادامه با این اجزا بیشتر آشنا میشویم و اطلاعات تکمیلی در مقاله های بعدی توضیح داده خواهد شد.
آند باتری لیتیومی
آند الکترودی است که در هنگام دشارژ باتری، لیتیوم های موجود در آن به سمت دیگر باتری حرکت میکنند و در هنگام شارژ، به کمک نیروی خارجی، یونهای لیتیوم را به آند باز میگردانیم. الکترود منفی یا همان آند، در باتری‌های لیتیوم یون موجود در بازار معمولا از جنس گرافیت است که به دلیل پایداری بالا، انتخاب مناسبی خواهد بود.
اما دارای مشکلاتی نظیر ظرفیت پایین است که محققان را بر آن داشته تا با تحقیق بر روی دیگر مواد، این مشکل را بر طرف سازند. در شکل زیر آند گرافیتی را مشاهده میکنیم که نشان میدهد این آند از نانوصفحات گرافن تشکیل شده است. در مقاله‌های بعدی بیشتر در مورد این نوع از آندها صحبت میشود.
فلز لیتیوم یکی دیگر از آندهای باتری لیتیوم یون است که پایین‌ترین ولتاژ را دارد و در واقع هر ماده‌ای که در مقابل لیتیوم قرار گیرد، نقش الکترود مثبت را بازی میکند. ظرفیت بالا از جمله مزایای این آند است اما به دلیل مسائل جانبی از جمله تشکیل دندریت و آتش سوزی، استفاده از این آند در صنعت به تاخیر افتاده است.
از مواد دیگر که می‌توان از آن به عنوان آند در باتری لیتیوم یون استفاده نمود، سیلیکن است که ظرفیت بسیار بالایی را در اختیار قرار میدهد اما از به دلیل تغییر حجم شدید در هنگام شارژ و دشارژ، این آند دچار شکستگی شده و بعد از مدت زمان کوتاهی ظرفیت باتری افت شدیدی میکند. شکل زیر این شکستگی را بعد از چند سیکل شارژ و دشارژ نشان میدهد.
کاتد باطری لیتیومی
الکترود مقابل آند، کاتد نام دارد که انواع گوناگونی را شامل میشود. در هنگام دشارژ، لیتیوم به دلیل سطح انرژی کمتر، به سمت کاتد حرکت کرده و طی مکانیزم های مختلف ذخیره سازی، درون کاتد ذخیره میشود. موادی که به عنوان کاتد در باتری لیتیوم یون استفاده میشود، ولتاژ بالایی دارند تا در هنگام دشارژ، لیتیوم در آن ذخیره شود.
کاتد هایی که در باتری لیتیوم یون استفاده می شود انواع گوناگونی دارند که کاتد هایNMC- LMO- LCO-LPF، از معروف ترین کاتدهای باتری لیتیوم یون هستند. در مورد هر کدام از این کاتدها، در مقاله های بعدی بیشتر توضیح داده میشود.
شکل زیر یک نمای کلی از مواد گوناگون است که ولتاژ و ظرفیت هر یک را با دیگر مواد بررسی میکند و ملاحظه میکنیم که در این شکل، مواد به کار رفته به عنوان کاتد، ولتاژ بالاتری نسبت به مواد آندی دارند.
در این شکل، محور افقی نشان دهنده‌ی ظرفیت و محور عمودی نشان دهنده‌ی ولتاژ ماده است. این نمودار یک نمودار خوب برای مقایسه ی مواد با یک دیگر است. با نگاه به جایگاه مواد کاتدی، ملاحظه میشود که این مواد معمولا ظرفیت پایینی نسبت به مواد آندی دارند.
الکترولیت باتری Lithium
الکترولیت یک مایع برای انتقال یونهای لیتیوم از یک سمت به سمت دیگر است که این مایع، باید رسانای بسیار خوب برای یونها و یک رسانای بد برای الکترون ها باشد. در واقع الکترولیت، با عبور ندادن الکترونها، آنها را مجبور میکند که از مدار خارجی به سمت دیگر باتری حرکت کنند تا انتقال انرژی صورت گیرد.
برای هدایت یونی بالا نیاز داریم که الکترولیت حاوی نمک های لیتیوم باشد تا یونهای لیتیوم به راحتی درون باتری جا به جا شوند. لازم به ذکر است که این نمکها باید درون یک حلال غیر آبی حل شوند زیرا لیتیوم به شدت با آب واکنش داده و باتری را از کار می اندازد.
مدارهای موجود در باتری لیتیومی
- کنترل‌کننده IC (مدار مجتمع): این مدار بر ولتاژ و سطح جریان در باتری نظارت میکند.
- کنترل کلید: این کلیدها از ترانزیستورهای اثر میدانی ساخته شده‌اند، که پس از دریافت سیگنال از کنترلر IC فرایند شارژ یا تخلیه را قطع میکند.
- فیوز: هنگامی که دمای سوئیچ کنترل از میزان معینی بالاتر می‌رود، فیوز جریان جاری را قطع میکند. این عمل باتری را از جریان بیش از حد حفظ میکند.
- ترمیستور: جریان جاری در باتری به کمک ترمیستور کنترل میشود، که مقاومت آن با توجه به جریانی که از آن میگذرد می‌تواند متفاوت باشد.
- سوئیچ مثبت ضریب دما (PTC): سوئیچ همچنین در برخی باتری‌های لیتیم –یون به جای ترمیستور، برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد مدار استفاده میشود.
ظرفیت باتری به عنوان مثال، میزان شارژی که می‌تواند ذخیره کند، بستگی به سطح الکترود استفاده شده دارد. تعداد چرخه‌های شارژ و تخلیه زیاد است و همچنین سرعت شارژ زیاد است. اما مشکل انفجار بر اثر دمای بیش از حد وجود دارد. توصیه میشود که هرچند وقت باتری را جایگزین کنید، تا از انفجار آن جلوگیری شود.
یک باتری لیتیومی چگونه کار می کند؟
مهمترین هدف باتری های قابل شارژ، ذخیره انرژی و تغذیه بارهای الکتریکی می باشد، که این وظایف را به دو فرایند شارژ و دشارژ می شناسیم.
فرایند دشارژ باتری لیتیومی
در این باتری ها، یون های لیتیوم تمایل بیشتری دارند که در سمت کاتد باشند. به همین دلیل موقع وصل شدن مدار، با انجام فرایندهای خود به خودی، یون های لیتیوم با عبور از الکترولیت مایع، از سمت آند به سمت کاتد جریان میابد. همچنین الکترون ها نیز با جریان یافتن درون مدار، از سمت آند به سمت کاتد حرکت کرده و در سمت کاتد به یون های لیتیوم ملحق می شوند تا واکنش اکسایش و کاهش تکمیل گردد.
فرایند شارژ باطری لیتیومی
فرایند شارژ دقیقا برعکس فرایند دشارژ انجام می شود. در این فرایند به دلیل تمایل زیاد یون ها برای ماندن در سمت کاتد، مجبور خواهیم بود که برای جداسازی الکترونها، از یک منبع تغذیه استفاده کنیم تا واکنش های اکسایش و کاهش در هنگام دشارژ، برعکس شوند. به عبارت بهتر منبع تغذیه در این جا نقش یک نیروی خارجی را بازی می کند تا یون ها را بر خلاف میل آنها، از سمت کاتد به سمت آند جا به جا کند.
شکل زیر دو فرایند شارژ و دشارژ را همزمان نشان می دهد.
کاربردهای باتری های لیتیوم یونی
باتری لیتیوم –یون یک سلول الکتروشیمیایی است که در اتوموبیل‌ها، دوربین‌های دیجیتال، کامپیوترها، ساعت‌ها و … استفاده میشود. باتری‌های لیتیوم –یون به دلیل وزن سبکشان در بسیاری از دستگاه‌های الکتریکی مانند گوشی‌ها، پخش‌کننده‌های MP3، لپ تاپ‌ها و … مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این باتری‌ها قابل شارژ هستند و در مقایسه با سایر باتری‌ها دارای چگالی انرژی بالایی هستند. مقدار انرژی ذخیره شده در باتری‌ها در واحد حجم مقدار بالایی است و نوع انرژی ذخیره شده در آنها از نوع انرژی الکتروشیمیایی است. این نوعی انرژی الکتریکی است، که از مواد شیمیایی از طریق واکنش‌های شیمیایی ناشی میشود. از دست دادن انرژی نیز به آرامی رخ میدهد.
کاربرد باتری های لیتیومی یونی در دوربین بند انگشتی
خوب کاربرد این باتری ها در بعضی از این دوربین ها می باشد مثل مدل های QQ6 و QQ5 که از باتری لیتیومی یونی در آنها استفاده شده است ، و خوب بدیهی است که زمان طولانی تری فیلمبرداری می کنند، و از طرفی عمر مفید این باتری ها بسیار زیاد می باشد، که این موضوع برای این دوربین ها ویژگی خیلی خوبی می باشد. در برخی از مدل های قدیمی تر نیز از این باتری استفاده شده است، که به خاطر اینکه در بازار ایران موجود نمی باشند، تیم فنی مینی دی وی پرو به آنها نمی پردازد.
باتری لیتیوم یون گوشی
شاید کلیشه به نظر برسد اما گوشی های هوشمند اکنون مرحله نوآوری خود را پشت سر گذاشته‌اند و در حال حاضر به سرعت در حال کامل‌تر و هوشمندتر شدن هستند. تولید کنندگان در طول زمان، چه خوب یا بد تمرکز خود را به سمت بخش‌های داخلی گوشی‌های موبایل معطوف کرده‌اند به جای این که مجدانه تلاش کنند تا گوشی‌های هوشمند خود را نسبت به سایرین برجسته تر نشان دهند. این باعث به وجود آمدن سخت افزارهای فوق العاده قوی شده که به درون گوشی‌های موبایل راه یافتند.
اگر یک گوشی هوشمند با قابلیت‌ها و ویژگی‌های زیاد باتری مناسب با عمر خوب نداشته باشد صرفا همچون یک اسباب بازی گران قیمت می‌ماند. هر چند در گذشته تولیدکنندگان در غفلت از این جنبه از دستگاه‌های که تولید کردند مقصر بودند اما اکنون همه چیز بهتر شده و تحقیقات زیادی روی نوع باتری که قرار است یک گوشی را تامین شارژ کند در حال انجام است.
در طول چند دهه گذشته، بعد از آزمون و خطاهای بسیار، دو نوع از باتری‌ها یعنی باتری‌های لیتیوم پلیمری و لیتیوم یونی به عنوان بهترین انتخاب برای باتری‌های موبایل گزیده شدند.
شکست باتری لیتیوم یونی در خودروهای برقی
در سال های اخیر، کمپانی های خودروسازی به ساخت و تولید خودروهای الکتریکی روی آورده اند اما کاربران به دلایلی مانند اتمام سریع شارژ باتری ها یا عدم وجود ایستگاه های متعدد شارژ از خرید چنین خودروهایی امتناع ورزیده و در نتیجه ساخت و عرضه چنین خودروهایی با استقبال قابل توجهی مواجه نشده است.
تفاوت باتری لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمری
هم باتری های لیتیوم یونی Li-Ion و هم لیتیوم پلیمری Li-Po نسبت به شارژ شدن بیش از حد حساس هستند که این موجب منفجر شدن آن ها می شود. مدار محافظ موجود در این باتری ها تضمین کننده این است که هیچ چیز غیرمنتظره ای رخ نمی دهد.
باتری‌های لیتیوم پلیمری کمی بعد از همتایان لیتیوم یونی خود به صحنه آمدند. آن ها اساسا اجزای بسیار مشابهی با باتری‌های لیتیومی دارند. تفاوت اصلی آن ها در ماده جداساز آن است یعنی همان ماده ای که از درون آن یون ها بین دو الکترود حرکت می کنند. در باتری‌های لیتیوم پلیمر یا li-po، ماده جداساز از پلیمر میکرو متخلخل تشکیل شده است که در یک ژل الکترولیتی پوشیده شده است.
در این مورد، جداساز به عنوان یک کاتالیزور در کل فرآیند شیمیایی عمل می کند. همچون باتری‌های لیتیوم یونی، این ها نیز نیاز به یک مدار محافظ برای اطمینان از این که ولتاژ و جریان در محدوده امن است دارند. اما برخلاف همتای خود باتری لیتیوم پلیمر نیاز به محفظه یا قاب فلزی ندارد.
باتری لیتیوم یونی بهتره یا پلیمری؟
همانطور که ذکر شد امروزه، بیشتر باتری های اسمارت فون ها مجهز به یکی از این دو نوع باتری است. یعنی باتری لیتیوم یونی یا لیتیوم پلیمری که در اینجا به تفاوت بین باتری های لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمر می پردازیم و مقایسه این دو باتری را از نظر کارایی به شما عرضه خواهیم کرد. هر دو نوع باتری لیتیوم-یون و لیتیوم-پلیمر دارای مزایا و معایبی هستند.
مزایای باتری لیتیوم یونی
مثلاً ازجمله مزایای یک باتری لیتیوم-یون می‌توان به این موارد اشاره کرد:
- تراکم توان بالای آنها، فقدان آنچه اثر حافظه نامیده میشود (زمانی که باتری‌ها به‌مرورزمان سخت‌تر می‌شوند) و هزینه‌ی به‌طور قابل‌توجهی پایین‌تر آنها نسبت به باتری‌های لیتیوم-پلیمر. بنا به گفته‌ی متخصصان: “باتری‌های لیتیوم-یون فوق‌العاده کارآمد هستند.
- آنها مقدار زیاد و عجیبی از انرژی را در یک بسته‌ی کوچک نگهداری میکنند.” ما پاور بانک‌های مجهز به باطری لیتیوم- یون را برای استفاده روزمره شما توصیه میکنیم.
- اتری‌های لیتیوم-پلیمری عمدتاً قوی و انعطاف‌پذیر هستند، به‌ویژه هنگامی‌که اندازه و شکل آنها اهمیت داشته باشد این مسئله نمود بیشتری می‌یابد.
- علاوه بر آن سبک‌وزن هستند، ضخامت بسیار کمی دارند و احتمال نشتی الکترولیت در آنها کمتر است.
مضرات باتری های لیتیوم یون
بااین‌وجود همانطور که هرکسی ممکن است داستان اخیر یک برند و نام تجاری معروف تلفن همراه که وجودش در پروازهای هواپیمایی ممنوع است را شنیده باشد، می‌داند که باتری‌های لیتیوم-یون به‌طور ذاتی بی‌ثبات هستند، با گذر زمان کهنه می‌شوند و به‌طور بالقوه خطرناک هستند.
اگر حائلی که باعث جدایی الکترودهای مثبت و منفی میشود شکسته شود، رخداد یک واکنش شیمیایی می‌تواند منجر به بروز احتراق و آتش‌سوزی شود. با توجه به اینکه باتری‌های لیتیوم-یون در شاخه‌ی لوازم الکترونیکی مصرفی محبوب‌تر شده‌اند، شرکت‌ها تلاش کرده‌اند تا با حذف برخی قسمت‌ها هزینه‌های خود را کاهش دهند.
باتری‌های باکیفیت کاملاً ایمن هستند پس هنگام خرید دقت کنید؛ شما بایستی همیشه هنگام خرید برندهای ناشناخته و یا محصولات بی‌نام، مراقب باشید و مضرات و خطرات احتمالی را مدنظر داشته باشید.
معایب باتری لیتیوم پلیمر
اما باتری‌های لیتیوم-پلیمر نیز بی‌نقص نیستند و معایبی دارند: هزینه تولید آنها به میزان قابل‌توجهی بیشتر است چگالی انرژی و هم طول عمرشان به‌اندازه‌ی باتری لیتیوم-یون نیست؛ بنابراین درصورتی‌که شما به یک پاور بانک ضد آب و ضدضربه نیاز دارید، ما پاور بانک‌های مجهز به باتری لیتیوم- پلیمر را به شما توصیه میکنیم.
جمع بندی مقایسه
تا اینجا متوجه شدیم که تفاوتی بسیاری بین این دو باتری وجود ندارد. مگر در شکل ظاهری و سبک بودن دیگری و یا توان تولید انرژی دیگری و هزینه‌های تولیدی، در نهایت در یک رده قرار دارند. به عنوان مثال اکثرا میدانیم که باتری‌های استفاده شده توسط شرکت‌های بزرگی همچون اپل، موتورولا، سامسونگ و … چه هستند.
ساختارهای شیمیایی این دو باتری از لحاظ الکترولیتی بودن فرآیند برای تولید انرژی شبیه به هم است. اینکه چرخه عمر استفاده عمومی از این دو مدل باتری Battery چند سال دیگر دوام خواهد آورد، دقیقا مشخص نیست. ولی به زودی شاهد باتری‌های نسل جدید، با کارایی بیشتر و سبک‌تر و البته هزینه تولیدی که هنوز مشخص نیست، خواهیم بود.
نسل بعدی باتری ها
دانشمندان معتقدند: تولید چیزی بهتر از لیتیوم یونی دشوار است. اما شاید اصلا تولید آن نیاز نباشد چرا که باتری های لیتیوم یونی روز به روز دارند بهتر می شوند.
البته تلاش های زیادی در جهت استفاده از متریال های بهتری که ایمنی را حتی زمانی که باتری نقص داشته باشد بهبود دهند صورت گرفته است. نسل بعدی باتری های لیتیوم یونی دارای جداسازهای پلیمری قوی تری خواهند بود که نقطه ذوب بسیار بالاتری دارند، نقطه ذوب جایی است که فرار حرارتی شروع می شود. و این تنها پیشرفت هایی نیست که ما در چند سال آینده انتظار داریم. الکترولیت های جدیدی عرضه می شوند که زمانی که در مجاورت هوا قرار بگیرند آتش نگیرند.
اگرچه باتری های لیتیوم یونی در طراحی باتری های شان زبانزد هستند و این شهرت را همچنان ادامه خواهند داد اما انبوهی از مشتریان چشم انتظار شرکت هایی هستند که باتری های تولید کنند که ایمنی و عملکرد بالاتری نسبت به باتری های لیتیوم یونی داشته باشند.
مقایسه باتری لیتیوم یونی با دیگر رقبا
متقاعد کننده ترین رقیب باتری های لیتیوم یونی باتری های حالت جامد«solid-state» هستند. در این باتری ها، الکترولیت مایع مشکل ساز با یک الکترولیت جامد جایگزین می شود که قابلیت اشتعال بسیار کمی نیز دارد. نتیجه آن یک باتری فوق العاده پایدار با چگالی انرژی بالا و با خطر انفجار یا آتش گرفتن بسیار کمتر می باشد.
این ارزیابی هرچند که حائز اهمیت است اما به نظر می رسد که نیمه پر لیوان را نشان می دهد. مشکل ذاتی باتری های حالت جامد این است که به خاطر جامد بودن الکترولیت شان یون ها خیلی آهسته تر حرکت می کنند که این منجر کند شارژ شدن گوشی می شود.
البته نوع دیگری از باتری های حالت جامد به نام باتری های لیتیوم-سولفور هستند که در حال حاضر در هواپیماهای بدون سرنشین در ارتفاع بالا استفاده می شوند که وزن سبک شان آن ها را برای این کار بسیار ایده آل کرده است. اما در این باتری نیز اشکال عمده ای وجود دارد. این باتری ها تعداد چرخه شارژهای محدودی دارند-در حال حاضر حدود 20 تا-و این بدان معناست که پیشرفت زیادی لازم است تا بتوان این باتری ها را در گوشی های موبایل، لپ تاپ ها و دیگر دستگاه های الکترونیکی به کار برد.
سخن پایانی
به کلیات باتری لیتیوم یون پرداختیم و دیدیم که باتری لیتیوم یون چگونه کار میکند و از چه اجزایی تشکیل می شود. در نهایت با آوردن نمودار مربوط به ظرفیت و ولتاژ مواد گوناگون، به مقایسه اجمالی مربوط به دو الکترود مثبت و منفی پرداختیم.
در این مقاله سعی شد تمام موضوعات مربوط به باتری های لیتیوم یونی را با شما در میان بگذارد. امیدواریم که برای شما عزیزان مفید بوده باشد. لطفا اگر اطلاعات بیشتری در مورد این نوع باتری ها دارید در اختیار دوستان قرار دهید( در فرم زیر به اشتراگ بگذارید.) همچنی با پرسیدن سوالات، از پاسخ دقیق تیم همیشه در دسترس کیان باتری، بهره مند شوید.
