باتریهای لیتیوم یونی چگونه کار میکنند How Lithium-ion Batteries Work
این روزها باتریهای لیتیوم یون بسیار محبوب هستند. شما میتوانید باتریهای لیتیوم یون را در لپ تاپها، تبلتها، تلفنهای همراه، پاور بانکها و بسیاری از محصولات دیگر پیدا کنید.
این نوع از باتریها خیلی رایج هستند. زیرا، چگالی انرژی ذخیره شده در آنها از اکثر باتریها بالاتر است. به این معنی که باتریهای لیتیوم یونی در همان ابعاد و اندازه و وزن میتواند مقدار بیشتر از انرژی را در خود ذخیره کنند.
این روزها در اخبار گاهی اوقات خبر انفجار و آتش گرفتن باتریهای لیتیوم یونی شنیده میشود، البته این اتفاق رایج نیست و بر اساس آمار از هر یک میلیون باتری فقط دو باتری دچار صانحه میشوند که جای نگرانی زیادی ندارد و شرکتهای معتبر معمولا برای همین درصد کم هم تمام باتریها را فراخوانی کرده و تعویض میکنند همانند اتفاقی که برای باتری موبایل سامسونگ گلکسی نوت 7 رخ داد.
حال با این اوصاف سوال اینجاست که
چرا باتریهای لیتیوم یونی LI-Ion Batteries تا این حد محبوب شده اند؟
در چه شرایطی آنها آتش میگیرند؟
و راههای ایمن نگاهداشتن و جلوگیری از چنین اتفاقاتی چیست؟
روشها نگهدارای و بالا بردن طول عمر باتریهای لیتیوم یونی چیست؟
در این مقاله سعی خواهیم کرد پاسخ این سوالات و هر آنچه در مورد باتریهای لیتیوم یونی ضروری است را بدهیم.
ابتدا سوال اول و دلیل محبوبیت و استفاده گسترده از باتریهای لیتیوم یونی را پاسخ میدهیم. باتریهای لیتیومی به خصوص لیتیوم یونی داری مزایای مهمی نسبت به سایر تکنولوژیهای رقیب هستند، آنها عموما بسیار سبکتر از سایر انواع باتریهای قابل شارژ در همان ظرفیت هستند.
الکترودهای لیتیوم از لایه های سبک و نازک لیتیوم و کربن ساخته شده اند. لیتیوم یه عنصر بسیار واکنشی است به این معنی که میتواند انرژی زیادی را در اتمهای خود ذخیره کند به بیان ساده تر تراکم و چگالی انرژی الکتریکی ذخیره شده در باتریهای لیتیوم یونی بسیار بالا و قابل توجه است.
برای روشن شدن این موضوع مثالی ساده اما مستند میزنیم، یک باتری لیتیوم یونی Li-Ion با وزن یک کیلو گرم توانایی ذخیره سازی 150 وات ساعت انرژی الکتریکی را دارد.
این حجم ذخیره سازی انرژی در یک کیلو گرم باتریهای نیکل متال Ni-Mh 100 وات ساعت
و برای یک کیلو گرم باتری سیلد اسید SLA Batteries فقط 25 وات ساعت است
در واقع برای ذخیره سازی انرژی 150 وات ساعت یک پک باتری یک کیلوگرمی لیتیوم یونی و یا یک باتری 6 کیلوگرمی سیلد اسید نیاز دارید که این خود به تنهایی یک مزیت بسیار بزرگ و تمام کننده برای باتریهای لیتیوم یونی است.
مزیت بعدی باتریهای لیتیوم یونی این است که این نوع باتریها در هرماه فقط 5 درصد از شارژ خود را از دست میدهند در صورتی که باتریهای نیکل متال 20 درصد از شارژ خود را هر ماه از دست میدهند.
مزیت بعدی باتریهای لیتیوم یون نداشتن هیچ اثر حافظه ای memory effect است به این معنی که برای شارژ کامل باتریهای لیتیوم یونی نیازی نیست آنها را کاملا تخلیه و مجددا شارژ نماییم این مورد در برخی از تکنولوژیهای شیمیایی مانند نیکل متال و نیکل کادمیوم دیده میشود.
مزیت دیگر باتریهای لیتیوم یونی نسبت به برخی باتریها چرخه شارژ و دشارژ بیشتر charge/discharge cycles است به این معنی که صدها بار بدون مشکل میتوانند شارژ و دشارژ شوند.
اینها همه مزاییای باتریهای لیتیوم یون بودند اما این بدین معنا نیست که آنها هیچگونه عیبی ندارند در زیر کمی به معایب باتریهای لیتیوم یونی میپردازیم
اولین عیب باتریهای لیتیوم یونی طول عمر آنهاست این باتریها به محض تولید دو تا سه سال عمر مفید خواهند داشت چه استفاده کنیم یا نه !
عیب دوم و مهم آنها حساسیت زیادشان به دماهای بالا است. دماهای بالا معمولا باعث کوتاه شدن عمر باتری نسبت به حالت عادی میشود.
عیب دیگر باتری لیتیوم یونی این است که در صورت تخلیه کامل باتری خراب خواهد شد و برای جلوگیری از این حالت بایستی یک برد کنترل شارژ یا PCM برای مراقبت از باتری در نظر گرفته شود که این مورد باعث گرانتر شدن پک باتری میشود.
عیب بسیار کوچک دیگر احتمال انفجار و آتش گرفتن باتریهای لیتیوم یون است. همانطور که گفته شد این احتمال حدود دو باتری در یک میلیون است.
