Li-ion هي بطارية منخفضة الصيانة ، وهي ميزة لا تستطيع معظم الكيميائيات الأخرى المطالبة بها.البطارية لا تحتوي على ذاكرة ولا تحتاج إلى تمرين (تفريغ كامل متعمد) لإبقائها في حالة جيدة.التفريغ الذاتي أقل من نصف الأنظمة القائمة على النيكل وهذا يساعد تطبيقات قياس الوقود.يمكن لجهد الخلية الاسمي البالغ 3.60 فولت تشغيل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والكاميرات الرقمية مباشرةً ، مما يوفر تبسيطًا وتخفيضات في التكلفة على التصميمات متعددة الخلايا.العيوب هي الحاجة إلى دوائر حماية لمنع التجاوزات ، فضلًا عن ارتفاع الأسعار.
أنواع بطاريات الليثيوم أيون
الشكل 1 يوضح العملية.
Li-ion هي بطارية منخفضة الصيانة ، وهي ميزة لا تستطيع معظم الكيميائيات الأخرى المطالبة بها.البطارية لا تحتوي على ذاكرة ولا تحتاج إلى تمرين (تفريغ كامل متعمد) لإبقائها في حالة جيدة.التفريغ الذاتي أقل من نصف الأنظمة القائمة على النيكل وهذا يساعد تطبيقات قياس الوقود.يمكن لجهد الخلية الاسمي البالغ 3.60 فولت تشغيل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والكاميرات الرقمية مباشرةً ، مما يوفر تبسيطًا وتخفيضات في التكلفة على التصميمات متعددة الخلايا.العيوب هي الحاجة إلى دوائر حماية لمنع التجاوزات ، فضلًا عن ارتفاع الأسعار.
تستخدم بطارية الليثيوم أيون الأصلية من سوني فحم الكوك كأنود (منتج فحم).منذ عام 1997 ، تحول معظم مصنعي Li ion ، بما في ذلك Sony ، إلى الجرافيت لتحقيق منحنى تفريغ أكثر انبساطًا.الجرافيت هو شكل من أشكال الكربون يتمتع بثبات دورة طويلة المدى ويستخدم في أقلام الرصاص.إنها المادة الكربونية الأكثر شيوعًا ، تليها الكربون الصلب والناعم.لم يتم العثور على الكربون النانوي بعد الاستخدام التجاري في Li-ion لأنها تميل إلى التشابك والتأثير على الأداء.المادة المستقبلية التي تعد بتحسين أداء Li-ion هي الجرافين.
يوضح الشكل 2 منحنى تفريغ الجهد لأيون Li-ion الحديث مع أنود الجرافيت وإصدار فحم الكوك المبكر.
تمت تجربة العديد من الإضافات ، بما في ذلك السبائك القائمة على السيليكون ، لتحسين أداء أنود الجرافيت.يتطلب الأمر ست ذرات كربون (جرافيت) لربطها بأيون ليثيوم واحد ؛يمكن لذرة سيليكون واحدة أن ترتبط بأربعة أيونات ليثيوم.هذا يعني أن أنود السيليكون يمكنه نظريًا تخزين ما يزيد عن 10 أضعاف طاقة الجرافيت ، لكن تمدد الأنود أثناء الشحن يمثل مشكلة.وبالتالي ، فإن أنود السيليكون النقي ليس عمليًا ، ويتم عادةً إضافة 3-5 بالمائة فقط من السيليكون إلى القطب الموجب المصنوع من السيليكون لتحقيق دورة حياة جيدة.
يُظهر استخدام تيتانات الليثيوم ذات البنية النانوية كإضافة للأنود دورة حياة واعدة وقدرات تحميل جيدة وأداء ممتاز في درجات الحرارة المنخفضة وأمانًا فائقًا ، ولكن الطاقة المحددة منخفضة والتكلفة مرتفعة.
تسمح تجربة مادة الكاثود والأنود للمصنعين بتقوية الصفات الجوهرية ، لكن أحد التحسينات قد يضر بآخر.تعمل ما يسمى بـ "خلية الطاقة" على تحسين الطاقة المحددة (السعة) لتحقيق فترات تشغيل طويلة ولكن بقدرة محددة أقل ؛توفر "خلية الطاقة" طاقة خاصة استثنائية ولكن بسعة أقل."الخلية المختلطة" هي حل وسط وتقدم القليل من كليهما.
يمكن للمصنعين الحصول على طاقة نوعية عالية وتكلفة منخفضة بسهولة نسبيًا عن طريق إضافة النيكل بدلاً من الكوبالت الأكثر تكلفة ، ولكن هذا يجعل الخلية أقل استقرارًا.في حين أن الشركة الناشئة قد تركز على طاقة محددة عالية وسعر منخفض للحصول على قبول سريع في السوق ، لا يمكن المساس بالسلامة والمتانة.تضع الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة قدرًا كبيرًا من النزاهة على السلامة وطول العمر.
تشترك معظم بطاريات Li-ion في تصميم مشابه يتكون من قطب كهربائي موجب لأكسيد المعدن (كاثود) مغطى بمجمع تيار من الألومنيوم ، وقطب سالب (أنود) مصنوع من الكربون / الجرافيت المطلي بمجمع تيار نحاسي ، وفاصل وإلكتروليت مصنوع من ملح الليثيوم في مذيب عضوي.مزيد من المعلومات ، الرجاء الذهاب مع teda battery.com.
يلخص الجدول 3 مزايا وقيود Li-ion.
الوقت ما بعد: 26 يونيو - 2022