المكونات الرئيسية لبطاريات الليثيوم

• تتكون المكونات الأساسية لبطارية الليثيوم بشكل أساسي من الأجزاء الأربعة التالية:

1. القطب الإيجابي (الكاثود):تستخدم مواد أكسيد المعادن الليثيوم مثل أكسيد الكوبالت الليثيوم (LICOO ₂) ، فوسفات الحديد الليثيوم (Lifepo ₄) ، أو المواد الثلاثية (مثل NCM: أكسيد الكوبالت الكوبالت الليثيوم).
2. القطب السلبي (الأنود):عادة ما يتم استخدام الجرافيت (مادة الكربون) ، ويتم تضمين أيونات الليثيوم بين طبقات الجرافيت أثناء الشحن.
3. المنحل بالكهرباء:محلول عضوي يحتوي على أملاح الليثيوم (مثل LIPF ₆) كوسيلة للهجرة الأيونية الليثيوم.
4. الحجاب الحاجز:فيلم البوليمر المسامي (مثل البولي إيثيلين\/البولي بروبيلين) الذي يسمح للليثيوم بالمرور ولكن يمنع تدفق الإلكترون المباشر ، ومنع الدوائر القصيرة.

• الخصائص الرئيسية

1. كثافة الطاقة العالية:يتمتع الليثيوم بوزن ذري صغير ، وإمكانات عالية للحد من الأكسدة ، ويمكنها تخزين كمية كبيرة من الطاقة لكل وحدة\/حجم وحدة.
2. لا تأثير الذاكرة:يمكن شحنها وتفريغها في أي وقت دون التأثير على القدرة.
3. معدل التفريغ الذاتي المنخفض:معدل التفريغ الذاتي الشهري حوالي 12 ٪ ، وهو أفضل من بطاريات الهيدروجين النيكل.
4. حياة دورة:عادةً ما تتراوح بين 500 إلى 2000 دورة تفريغ الشحن (حسب المواد والتصميم).

• الأمن والتحديات

1. خطر الترام الحراري:

قد يتسبب الشحن الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة أو الأضرار المادية في تحلل المنحل بالكهرباء ، أو تمزق الحجاب الحاجز ، أو الدائرة القصيرة أو حتى النار (مثل بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم).
2. اتجاه التحسين:

(1) استخدام مواد قطب كهربائي إيجابية أكثر استقرارًا (مثل Lithium Iron Phosphate Lifepo ₄).

(2) تحسين الشوارد (مثل الشوارد الصلبة).

(3) إضافة دوائر واقية (BMS ، نظام إدارة البطارية).

• ملخص:

تحقق بطاريات الليثيوم تحويل الطاقة الكهربائية والكيميائية من خلال الترحيل القابل للعكس لأيونات الليثيوم بين الأقطاب الإيجابية والسلبية. تجعل كثافة الطاقة العالية وحياة الدورة الطويلة تقنية طاقة أساسية للأجهزة الإلكترونية المحمولة والسيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة. تشمل اتجاهات التطوير المستقبلية تحسين السلامة (مثل بطاريات الحالة الصلبة) ، وتقليل التكاليف ، وزيادة كثافة الطاقة.