مزايا بطارية ليثيوم أيون

بالمقارنة مع البطاريات الثانوية الأخرى عالية الطاقة مثل بطاريات Ni-Cd، وبطاريات Ni-MH، وبطاريات الرصاص الحمضية، وما إلى ذلك،ليثيوم أيونتتمتع البطاريات بمزايا كبيرة في الأداء، والتي تنعكس بشكل رئيسي في الجوانب التالية.

(1) الجهد العالي للعمل

استخدام مركبات الليثيوم الكربونية المقحمة مثل الجرافيت أو فحم الكوك بدلاً من معدن الليثيوم كقطب سلبي سيقلل من جهد البطارية. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض إمكانية إقحام الليثيوم، يمكن تقليل فقدان الجهد. في الوقت نفسه، فإن اختيار مركب إقحام الليثيوم المناسب باعتباره القطب الموجب للبطارية واختيار نظام الإلكتروليت المناسب (تحديد النافذة الكهروكيميائية لحزمة بطارية الليثيوم أيون) يمكن أن يجعل حزمة بطارية الليثيوم أيون ذات جهد عمل أعلى (- 4V)، وهو أعلى بكثير من بطاريات النظام المائي.

(2) سعة محددة كبيرة

على الرغم من أن استبدال معدن الليثيوم بمواد كربونية سيقلل من السعة النوعية للكتلة للمادة، في الواقع، من أجل ضمان عمر دورة معين لبطارية الليثيوم الثانوية المعدنية، عادة ما يكون الليثيوم المعدني السالب أكثر من ثلاث مرات. التخفيض الفعلي في السعة النوعية للكتلة ليس كبيرًا، وهناك انخفاض طفيف في السعة النوعية للحجم.

(3) كثافة الطاقة العالية

يحدد جهد التشغيل العالي والقدرة النوعية الحجمية كثافة الطاقة الأعلى لبطاريات الليثيوم أيون الثانوية. بالمقارنة مع بطاريات Ni-Cd وبطاريات Ni-MH، التي تستخدم على نطاق واسع في الوقت الحاضر، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون الثانوية بأعلى كثافة طاقة ولا تزال تتمتع بإمكانات تطوير كبيرة.

(4) أداء جيد للسلامة ودورة حياة طويلة

السبب الذي يجعل البطارية التي تستخدم معدن الليثيوم كأنود غير آمن هو أن هيكل القطب الموجب لبطارية الليثيوم أيون يتغير ويتشكل التشعبات المسامية. من الممكن أن يخترق الفاصل ويسبب ماس كهربائي داخلي، ولا تعاني بطاريات الليثيوم أيون من هذه المشكلة وهي آمنة جدًا. من أجل منع وجود الليثيوم المعدني في البطارية، يجب التحكم في الجهد أثناء الشحن. ومن أجل التأمين، تم تجهيز بطاريات الليثيوم أيون بأجهزة أمان متعددة. لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على أي تغييرات هيكلية في إقحام وإلغاء تداخل أيونات الليثيوم على الكاثود والأنود أثناء عملية الشحن والتفريغ (سيكون هناك بعض التمدد والانكماش للشبكة أثناء عملية الإقحام وإلغاء التداخل)، وذلك لأن مركب الإقحام أقوى من معدن الليثيوم، وهو أكثر استقرارًا ولا يشكل تشعبات الليثيوم أثناء عملية الشحن والتفريغ، وبالتالي تحسين أداء سلامة البطارية بشكل كبير، كما تم تحسين عمر الدورة بشكل كبير. تم استبعاد بطاريات الليثيوم أيون من البضائع الخطرة من قبل قسم نقل البضائع الخطرة التابع لوزارة النقل الأمريكية وIAIT (الرابطة الدولية للطيران والنقل) في عامي 1989 و1990 على التوالي.

(5) معدل التفريغ الذاتي الصغير

تعتمد حزمة بطارية الليثيوم أيون نظام إلكتروليت غير مائي، كما أن مادة كربون الليثيوم المقحمة غير مستقرة ديناميكيًا حراريًا في نظام الإلكتروليت غير المائي. أثناء عملية الشحن والتفريغ الأولى، سيتم تشكيل فيلم الطور البيني للإلكتروليت الصلب (SEI) على سطح قطب الكربون السالب بسبب تقليل الإلكتروليت، مما يسمح لأيونات الليثيوم بالمرور ولكن ليس للإلكترونات، ويسمح للقطب الكهربي بالنشاط. المواد ذات حالات الشحن المختلفة التي تمر عبرها. في حالة مستقرة نسبيًا، يكون معدل التفريغ الذاتي منخفضًا.

(6) نظيفة وخالية من التلوث

لا تحتوي حزم بطاريات الليثيوم أيون على مواد سامة مثل الرصاص والثروة والزئبق وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، نظرًا لأن البطارية يجب أن تكون محكمة الغلق بشكل جيد، يتم إطلاق القليل جدًا من الغاز أثناء الاستخدام، مما لا يسبب أي تلوث للبيئة. ويمكن أيضًا استرداد المذيب المستخدم في إذابة المادة الرابطة في عملية التصنيع بالكامل. بدأت شركة Sony وغيرها من شركات الإنتاج واسعة النطاق لبطاريات الليثيوم أيون في إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون وإعادة تدوير المواد (مثل المثاقب المعدنية، وما إلى ذلك) منذ عام 1997. بالإضافة إلى ذلك، في عام 1996، بطاريات الليثيوم أيون من سوني تم اعتمادها للامتثال للمعيار البيئي الدولي IS014001 [71O

(7) الكفاءة الحالية العالية

على عكس أي بطاريات ثانوية سابقة ذات أنظمة مائية، لا تنتج بطاريات الليثيوم أيون غازًا أثناء عمليات الشحن والتفريغ العادية، وتقترب الكفاءة الحالية من 100%. هذه الخاصية مناسبة بشكل خاص للاستخدام كبطاريات لتخزين الطاقة وتحويلها.