جميع أنواع بطاريات الليثيوم بين يديك

تنتشر بطاريات الليثيوم حاليًا أكثر من أي وقت مضى. ستجدها في هاتفك الخلوي والكمبيوتر المحمول وأدوات الطاقة اللاسلكية وحتى السيارات الكهربائية. ومع ذلك، لا يعني استخدام جميع هذه الأجهزة الإلكترونية لبطاريات الليثيوم أنها تستخدم نفس نوع بطاريات الليثيوم. سنلقي نظرة فاحصة على الأنواع الستة الرئيسية لبطاريات الليثيوم بمزاياها وعيوبها، وكذلك أفضل التطبيقات لكل منها

هناك 6 أنواع رئيسية من بطاريات الليثيوم

ما هي بطارية الليثيوم؟

تعتمد بطاريات الليثيوم على أيونات الليثيوم لتخزين الطاقة عن طريق إنشاء فرق في الجهد الكهربائي بين القطبين السالب والموجب للبطارية. ويفصل طبقة عازلة تسمى “فاصل” بين جانبي البطارية ويمنع الإلكترونات بينما يسمح لأيونات الليثيوم بالمرور

خلال مرحلة الشحن، تتحرك أيونات الليثيوم من الجانب الموجب للبطارية إلى الجانب السالب عبر الفاصل. أثناء تفريغ البطارية، تتحرك الأيونات في الاتجاه المعاكس

تتسبب حركة أيونات الليثيوم هذه في فرق الجهد الكهربائي المذكور سابقًا. ويسمى هذا الفرق في الجهد الكهربائي “الجهد”. عند توصيل أجهزتك الإلكترونية ببطارية ليثيوم، يتم إجبار الإلكترونات التي يحجبها الفاصل على المرور عبر جهازك وتشغيله

ما هي الأنواع الستة الرئيسية لبطاريات الليثيوم؟

تعتمد أنواع مختلفة من بطاريات الليثيوم على مواد فعالة وتفاعلات كيميائية فريدة لتخزين الطاقة. ولكل نوع من بطاريات الليثيوم مزاياه وعيوبه، بالإضافة إلى أفضل التطبيقات التي تناسبها

تحصل أنواع بطاريات الليثيوم المختلفة على أسمائها من موادها الفعالة. على سبيل المثال، النوع الأول الذي سننظر فيه هو بطارية فوسفات ليثيوم الحديد، المعروفة أيضًا باسم LiFePO4، استنادًا إلى الرموز الكيميائية للمواد الفعالين LFP ببساطة

(LFP) فوسفات ليثيوم الحديد

تستخدم بطاريات فوسفات ليثيوم الحديد الفوسفات كمادة الكاثود والقطب الكهربائي المُكوّن من كربون جرافيتي كمادة الأنود

تتمتع بطاريات بدورة حياة طويلة مع استقرار حراري جيد وأداء كهروكيميائي جيد

f:ما هي استخداماتها

تتمتع خلايا بطارية بجهد اسمي يبلغ 3.2 فولت، لذلك يؤدي توصيل أربعة منها على التوالي إلى بطارية 12.8 فولت
وهذا يجعل بطاريات أكثر أنواع بطاريات الليثيوم شيوعًا لاستبدال بطاريات الرصاص الحمضية ذات دورة التفريغ العميق

:الفوائد

هناك العديد من الفوائد لبطاريات فوسفات ليثيوم الحديد التي تجعلها من أكثر الخيارات شيوعًا للتطبيقات التي تتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة. ومع ذلك، فإن الفوائد الأساسية هي المتانة ودورة الحياة الطويلة والسلامة

عادةً ما يكون لبطاريات تصنيف لدورة الحياة يبلغ 2000 دورة أو أكثر. وعلى عكس بطاريات الرصاص الحمضية، فإن عمق التفريغ له تأثير ضئيل على عمر بطاريات . يصنف معظم مصنعي بطارياتهم عند عمق تفريغ يبلغ 80٪، وحتى أن البعض يسمح بتفريغ 100٪ دون إتلاف البطارية

تقدم المواد المستخدمة في بطاريات فوسفات ليثيوم الحديد مقاومة منخفضة، مما يجعلها آمنة بطبيعتها ومستقرة للغاية. تبلغ عتبة الهروب الحراري حوالي 518 درجة فهرنهايت، مما يجعل بطاريات واحدة من أكثر خيارات بطاريات الليثيوم أمانًا، حتى عند شحنها بالكامل

:العيوب

هناك بعض العيوب لبطاريات LFP. الأول هو أن لديهم طاقة محددة منخفضة نسبيًا مقارنة بأنواع بطاريات الليثيوم الأخرى. يمكن أن تتأثر أدائها أيضًا في درجات الحرارة المنخفضة. يعني الجمع بين الطاقة المحددة المنخفضة والأداء المنخفض في درجات الحرارة الباردة أن بطاريات LFP قد لا تكون مناسبة تمامًا في بعض التطبيقات ذات التيار العالي

(LCO) أكسيد الكوبالت الليثيوم

تتمتع بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم بطاقة محددة عالية ولكن طاقة محددة منخفضة. هذا يعني أنها لا تعمل بشكل جيد في التطبيقات ذات الحمولة العالية، ولكن يمكنها توصيل الطاقة لفترة طويلة

:ما هي استخداماتها

كانت بطاريات شائعة في الإلكترونيات المحمولة الصغيرة مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات. ومع ذلك، فإنها تفقد شعبيتها لصالح أنواع أخرى من بطاريات الليثيوم بسبب ارتفاع تكلفة الكوبالت والمخاوف بشأن السلامة

:الفوائد

الفائدة الرئيسية لبطاريات هي طاقتها المحددة العالية. هذا يسمح لهم بتوصيل الطاقة لفترة طويلة نسبيًا تحت التطبيقات ذات الحمولة المنخفضة

:العيوب

تعاني بطاريات من بعض العيوب الرئيسية التي أدت إلى فقدانها شعبيتها في السنوات الأخيرة. أولاً، تعاني بطاريات من عمر قصير نسبيًا، يتراوح عادةً بين 500 و 1000 دورة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكوبالت باهظ الثمن نسبيًا. البطاريات باهظة الثمن التي لا تدوم لفترة طويلة ليست فعالة من حيث التكلفة

تعاني بطاريات LCO أيضًا من استقرار حراري منخفض، مما يؤدي إلى مخاوف تتعلق بالسلامة. علاوة على ذلك، تحد الطاقة المحددة المنخفضة من قدرة بطاريات على العمل في التطبيقات ذات الحمولة العالية

(LMO) أكسيد المنغنيز الليثيوم

تستخدم بطاريات أكسيد المنغنيز الليثيوم أكسيد المنغنيز الليثيوم كمادة الكاثود. يخلق هذا التفاعل الكيميائي بنية ثلاثية الأبعاد تعمل على تحسين تدفق الأيونات، وخفض المقاومة الداخلية، وزيادة قدرة التعامل مع التيار مع تحسين الاستقرار الحراري والسلامة

:ما هي استخداماتها

توجد بطاريات بشكل شائع في أدوات الطاقة المحمولة والأدوات الطبية وبعض المركبات الهجينة والكهربائية

:الفوائد

تشحن بطاريات بسرعة وتوفر طاقة محددة عالية. هذا يعني أنه يمكنهم توصيل تيار أعلى من بطاريات، على سبيل المثال. كما أنها توفر استقرارًا حراريًا أفضل من بطاريات، مما يعني أنها يمكن أن تعمل بأمان في درجات حرارة أعلى

فائدة أخرى لبطاريات هي مرونتها. يسمح ضبط الكيمياء الداخلية بتحسين بطاريات للتعامل مع التطبيقات ذات الحمولة العالية أو التطبيقات طويلة العمر

:العيوب

العيب الرئيسي لبطاريات هو عمرها القصير. عادةً ما تدوم بطاريات من 300 إلى 700 دورة شحن، أي أقل بكثير من أنواع بطاريات الليثيوم الأخرى

(NMC) أكسيد النيكل والمنغنيز والكوبالت الليثيوم

تجمع بطاريات أكسيد النيكل والمنغنيز والكوبالت الليثيوم بين مزايا العناصر الثلاثة الرئيسية المستخدمة في الكاثود: النيكل والمنغنيز والكوبالت. يتمتع النيكل بمفرده بطاقة محددة عالية ولكنه غير مستقر. المنغنيز مستقر للغاية ولكنه يتمتع بطاقة محددة منخفضة. يؤدي دمجها إلى تفاعل كيميائي مستقر بطاقة محددة عالية

:ما هي استخداماتها

على غرار بطاريات، تحظى بطاريات بشعبية في أدوات الطاقة بالإضافة إلى أنظمة الدفع الإلكترونية للدراجات الإلكترونية والدرا

:ما هي استخداماتها

على غرار بطاريات LMO، تحظى بطاريات NMC بشعبية في أدوات الطاقة بالإضافة إلى أنظمة الدفع الإلكترونية للدراجات الإلكترونية والدراجات البخارية وبعض المركبات الكهربائية

:الفوائد

تتضمن مزايا بطاريات NMC كثافة طاقة عالية ودورة حياة أطول بتكلفة أقل من بطاريات الكوبالت. كما أن لديها استقرارًا حراريًا أعلى من بطاريات LCO، مما يجعلها أكثر أمانًا بشكل عام

:العيوب

العيب الرئيسي لبطاريات هو أن لديها جهدًا أقل قليلاً من بطاريات الكوبالت

(NCA) أكسيد النيكل والكوبالت وألومنيوم الليثيوم

تقدم بطاريات أكسيد النيكل والكوبالت وألومنيوم الليثيوم طاقة محددة عالية مع طاقة محددة مناسبة ودورة حياة طويلة. هذا يعني أنه يمكنهم توصيل كمية عالية نسبيًا من التيار لفترات طويلة

:ما هي استخداماتها

تجعل القدرة على العمل في التطبيقات ذات الحمولة العالية مع عمر بطارية طويل بطاريات NCA شائعة في سوق المركبات الكهربائية. على وجه التحديد، NCA هي بطارية الاختيار لشركة Tesla

:الفوائد

أكبر فوائد بطاريات هي الطاقة العالية وعمر الافتراضي اللائق

:العيوب

ليست البطاريات آمنة مثل معظم تقنيات الليثيوم الأخرى وهي باهظة الثمن نسبيًا

(LTO) تيتانات الليثيوم

جميع أنواع بطاريات الليثيوم السابقة التي ناقشناها فريدة من نوعها في التركيب الكيميائي لمادة الكاثود. تستبدل بطاريات تيتانات الليثيوم (LTO) الجرافيت في الأنود بتيتانات الليثيوم وتستخدم أو ككيمياء الكاثود

النتيجة هي بطارية آمنة للغاية ذات عمر طويل تشحن أسرع من أي نوع آخر من بطاريات الليثيوم

:ما هي استخداماتها

تستخدم العديد من التطبيقات بطاريات. المركبات الكهربائية ومحطات الشحن، وأنظمة الطاقة غير المنقطعة، وتخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وأضواء الشوارع الشمسية كإنارة الحدائق بالطاقة الشمسية، وأنظمة الاتصالات، والمعدات الجوية والعسكرية ليست سوى بعض حالات الاستخدام

:الفوائد

تقدم بطاريات العديد من الفوائد، بما في ذلك الشحن السريع، ودرجة حرارة تشغيل واسعة للغاية، وعمر طويل، وسلامة ممتازة بسبب استقرارها

:العيوب

هناك عقبتان رئيسيتان يجب على بطاريات التغلب عليهما. إنها تقدم كثافة طاقة منخفضة، مما يعني أنها تخزن كمية أقل من الطاقة بالنسبة لوزنها مقارنة ببعض تقنيات الليثيوم الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فهي باهظة الثمن للغاية

هل جميع أنواع البطاريات تستخدم الليثيوم؟

لا، لا تستخدم جميع البطاريات الليثيوم. بطاريات الليثيوم تقنية جديدة نسبيًا وتصبح أكثر شيوعًا في استبدال تقنيات البطاريات الموجودة

واحد من المعايير القديمة للبطاريات، خاصة في المركبات البخارية، هو بطاريات الرصاص الحمضية ذات دورة التفريغ العميق. اكتسبت بطاريات الليثيوم زخمًا سريعًا في هذا السوق في السنوات الأخيرة، لكن الرصاص الحمضية لا تزال الخيار الأساسي في المركبات التي تعمل بالبنزين بسبب انخفاض التكلفة الأولية

ما هو أكثر أنواع بطاريات الليثيوم شيوعًا؟

تُستخدم بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والكاميرات الرقمية والعديد من الأجهزة الاستهلاكية الأخرى. لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أنهم أكثر أنواع بطاريات الليثيوم شيوعًا

اختر بطارية الليثيوم المناسبة لك

كما ترون، هناك العديد من أنواع بطاريات الليثيوم المختلفة. يتمتع كل منها بمزايا وعيوب وتطبيقات محددة يبرع فيها