باتری لیتیوم یون چیست؟

این باتری ها از سری باتری های قابل شارژ می باشند که در هنگام تخلیه، یون های لیتیوم از الکترود منفی به سمت الکترود مثبت و در هنگام شارژ شدن وارونه حرکت می کنند. اصولا به منظور استفاده در وسایل الکترونیکی قابل حمل و ماشین های الکتریکی از این مدل باتری ها استفاده شده و محبوبیت آن ها برای کاربرد های نظامی و هوا فضا در حال افزایش است. یک نمونه اولیه باتری لیتیوم یون توسط Akir Goodenough در سال ۱۹۸۵ ساخته شد.

این محصول، بالا ترین میزان چگالی انرژی را فراهم می کند که تقریبا دو برابر انرژی قابل دسترسی از باتری های نیکل کادمیم است. اگر بخواهیم این محصول را با نسل قدیمی باتری ها یعنی باتری های نیکل کادمیم و باتری نیکل هیدرید فلز مقایسه کنیم حدود ۳ تا ۵ برابر وزن و حجم کمتری دارند. البته قابل ذکر است که باتری لیتیوم یون، انرژی زیادی تولید می کند اما در مقایسه با باتری های نیکل هیدرید ایمنی آن ها پایین است.

اجزای باتری های لیتیوم یون:

در کل می توان گفت که هر باتری از ۳ بخش اصلی الکترود مثبت، الکترود منفی و الکترولیت تشکیل شده است. در باتری‌ های لیتیوم یون، الکترود مثبت یا کاتد از یک ترکیب لیتیم مانند لیتیم کبالت اکسید و الکترود منفی یا آند از کربن ساخته شده و یک لایه جدا کننده در بین آن‌ها قرار دارد.

الکترولیت در باتری های لیتیومی نیز از نمک لیتیوم دریک حلال آلی ساخته شده است. استفاده از حلال آلی در نقش الکترولیت به دلیل اشتعال زا بودن نیازمند انجام پاره ای از اقدامات ایمنی است. اقدامات ایمنی و همچنین موارد دیگری که برای بهبود عملکرد باتری های لیتیمی به کار گرفته می شوند، مهندسی ساختار الکترولیت را‌ بسیار پیچیده می نماید.

الکترولیت در این باتری ها از مجموعه ای از مواد تشکیل شده که هر کدام وظیفه خاص خود را دارند. نقص در عملکرد هر یک از اجزای الکترولیت باعث نقص در عملکرد کل باتری می‌ شود. علاوه بر موارد بالا، باتری‌ های لیتیومی مجهز به مدار های الکترونیکی محافظ و فیوز هایی به منظور جلوگیری از عکس شدن قطبیت، اعمال ولتاژ بیش از حد، گرم شدن بیش از حد و موارد ایمنی دیگر هستند.

مزایای باتری لیتیوم یون:

• چگالی انرژی بالا:

این باتری ها پتانسیل ظرفیت های بالاتر از یون را هم دارد.

• نیاز نداشتن به شارژ طولانی مدت در اولین استفاده:

در باتری های لیتیوم یون همان شارژ معمولی باتری برای شروع کارکرد آن کافی است.

• تخلیه شارژ خود به خودی نسبتا پایین:

این مقدار برای باتری های لیتیوم یون حدود نصف باتری هایی است که در آن ها از نیکل استفاده شده است.

• نیاز به دشارژ شدن دوره ای ندارند:

باتری های لیتیوم یون چون حافظه ای ندارند احتیاج به دشارژ شدن هم ندارند.

• بعضی از مدل های آن ها می توانند جریان بسیار بالایی را برای کاربرد هایی مثل ابزار های برقی فراهم کنند.

معایب باتری لیتیومی:

قبل از اینکه بتوان معایب این محصول را نام برد، باید در نظر داشت که آن را با چه محصول دیگری مقایسه می کنیم. به عنوان منبع تغذیه خودرو، واقعاً باید آن‌ها را نه با انواع دیگر باتری‌ ها بلکه با بنزین مقایسه کنیم. با وجود پیشرفت‌ های قابل توجه در طول سال‌ ها، باتری‌ های قابل شارژ هنوز فقط کسری از مقدار انرژی گاز معمولی را ذخیره می‌کنند. می توان گفت، باتری‌ ها چگالی انرژی بسیار کمتری دارند (انرژی کمتری را در واحد جرم ذخیره می‌کنند). این یعنی می‌ توانید در عرض چند دقیقه خودروی با سوخت گاز را «شارژ مجدد» (سوخت‌گیری مجدد) کنید، در حالی که به طور کلی شارژ مجدد باتری‌ ها در یک خودروی الکتریکی ساعت‌ ها طول می‌ کشد.

علاوه بر این، باید به خاطر داشته باشید که این معایب با مزایایی از جمله اقتصادی بودن انرژی بیشتر خودرو های برقی و کمتر بودن نسبی آلودگی هوا متعادل می‌ شوند. اگر باتری لیتیومی وسیله‌ ای برای تخلیه گاز های تولید شده در هنگام شارژ (عمدتاً مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و هیدروژن) نداشته باشد، ممکن است مانند بالشتک‌ های کوچک باد شود.