باتری لیتیوم یونی وطرز کار آنها

باتری لیتیوم یونی

باتری لیتیوم یون نقش اساسی در توسعه وسایل الکترونیکی قابل حمل دارند، بنابراین تحقیقات وسیعی برای توسعه آن‌ها صورت گرفته است. این نوع از باتری‌های قابل شارژ مانند دیگر انواع باتری‌ها از پیل‌های الکتروشیمیایی تشکیل شده‌اند. هر پیل نیز به نوبه خود از دو الکترود تشکیل شده که به وسیله الکترولیت با یکدیگر ارتباط می گیرند. هر یک از اجزا دارای ساختار ویژه و منحصر به فرد می‌باشند. در این میان، نانو مواد تحولات شگرفی را در بازده و طول عمر باتری‌های لیتیمی ایجاد نموده‌اند

طرز کار باتری لیتیوم یونی

Fuel cell and Li-ion battery diagram. Vector. Device that converts chemical potential energy into electrical energy. Fuel cell uses hydrogen gas and oxygen gas as fuel. Rechargeable battery

ذخیره سازی و آزاد کردن انرژی باتری از طریق انتقال الکترون از یک سر به سر دیگر انجام می‌شود. این دو سر باتری، کاتد و آند نامیده می‌شوند. معمولا آند از کربن و کاتد از یک ترکیب شیمیایی نظیر، کبالت اکسید ساخته شده است. مایع درون باتری نیز الکترولیز خوانده می‌شود. این ماده بین دو الکترود باتری جریان دارد. در باتری‌های لیتیوم یون، این مایع حاوی یون‌های لیتیوم است.زمانی که باتری در دستگاه قرار دارد، یون‌های لیتیوم با بار مثبت به سمت کاتد حرکت می‎کنند. با ازدیاد بار یون‌های مثبت در اطراف کاتد، این الکترود از آند، بار مثبت بیشتری پیدا می‌کند و بنابراین الکترون‌ها را به سمت خود می‌کشد. درهنگام حرکت الکترون‌ها به سمت کاتد، وسیله برقی مورد نظر را در بین این مدار قرار می‌دهیم. این مساله موجب ایجاد انرژی مورد نظر، برای کارایی وسیله مورد نظر می‌شود.برای درک بهتر، کافیست فرض کنید به جای حرکت الکترون‌ها در بین این دو وسیله، آب جریان دارد و این آب برای چرخاندن پره‌های آبی استفاده می‌شود. در هنگام شارژ، با عوض شدن مسیر حرکت الکترون‌ها و جابه‌جایی یون‌های لیتیوم در الکترولیز، باتری برای استفاده بعدی شارژ می‌شود.

خطرات باتری لیتیوم یونی

هرچند اکثر باتری‌های لیتیوم یونی امن هستند، اما برخی از انواع باتری‌های لیتیومی ممکن است به آسانی داغ شده و آتش بگیرند. در چنین حالتی، آتش به وسایل اطراف نیز سرایت کرده و برای باتری آن وسایل نیز مشکل ایجاد می‌کند.باتری‌های لیتیومی به دلیل خاصیت ویژه‌ای که دارند در صورت آتش گرفتن نه تنها به سادگی خاموش نمی‌شوند، بلکه مواد سمی را نیز به محیط انتشار خواهند داد. در چنین حالتی، با توجه به اینکه هواپیماها ممکن است امکانات خاموش کردن آتش برای تمام انواع باتری‌های لیتیوم یونی را در اختیار نداشته باشند، امکان بروز فاجعه انسانی وجود دارد.

دلیل احتمال بروز حادثه در باتری لیتیوم یونی چیست؟

یکی از مهمترین دلایل گرم شدن بیش از حد باتری لیتیوم یون در حین پرواز و حمل نقل آن، اتصال کوتاه است. ممکن است به دلیل نزدیکی و اتصال این باتری‌ها با اشیایی نظیر، کلید و طلای زینتی و… اتصال کوتاه برقرار شده و موجب گرم شدن بیش از اندازه این باتری‌ها شود. در برخی مواقع نیز دکمه شروع به کار این وسایل به صورت اتفاقی زده می‌شود و به این صورت موجب گرم شدن بیش از حد آنها می‌شوند.

مزایا و معایب باتری لیتیوم- یون

مزایا:

وزن کم

چگالی انرژی بالا

نداشتن حافظه ی شارژ

عدم وابستگی شدید طول عمر به تعداد دفعات شارژ

گستره ی دمایی خوب

تحمل دمای بالا تا ۶۰ درجه و آسیب ندیدن ظرفیت باتری در این دما

امکان ساخته شدن در شکل فیزیکی ظریف و نازک (لیتیوم یون)

دامنه ی ولتاژ مناسب برای پردازنده های نسل جدید

معایب:

تاثیر پذیری شدید و کاهش ظرفیت باتری و خراب شدن آن در صورت افزایش یا کاهش ولتاژ آن از محدوده ی نرمال
اگر ولتاژ باتری به کمتر از ۲٫۴ ولت برسد می تواند باعث اکسید شدن الکترودهای آن شده و در اثر واکنش شیمیایی داخلی کل ظرفیت یا بیشترش را از دست بدهد.
متاسفانه باتری ها در انبار فروشگاه ها در اثر دشارژ خودبخودی به این وضعیت دچار می شوند.
افزایش ولتاژ باتری(به بیش از ۴٫۳ ولت) یا جریان دادن به یک باتری کاملا پر هم می تواند باعث خوردگی الکترودهای آن شده و  همه  ی ظرفیت باتری را از بین ببرد.

مقاومت داخلی بالا
مقاومت داخلی باتری های لیتیومی به طور منصفانه ای بیشتر از باتری های دیگر است ، علاوه بر محدود شدن جریان خروجی در صورت اتصال کوتاه باعث داغ شدن باتری و انفجار آن خواهد شد.

طول عمر پایین برای کاربردهای خودرو برقی

محدود بودن به شکل فیزیکی مکعبی

ایجاد دماهای زیاد در حد ذوب فلزات در صورت اشتعال و انفجار ( لیتیوم یون)

قیمت بالا

ندا ساکت یزدی
ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.