أهم 5 اختلافات بين بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الليثيوم بوليمر

النقاط الأساسية في الفرق بين بطاريات الليثيوم ايون والليثيوم بوليمر:

بطاريات الليثيوم أيون تحتوي على مكونات سائلة، بينما تستخدم بطاريات الليثيوم بوليمر مادة هلامية أو صلبة.

تُستخدم بطاريات الليثيوم بوليمر في العديد من الأجهزة نظرًا لتصميمها المرن.

بطاريات الليثيوم أيون تستطيع تخزين طاقة أكبر، بينما بطاريات الليثيوم بوليمر تشحن بسرعة أكبر.

في عالمنا الذي يعتمد بشكل متزايد على التنقل والطاقة، أصبحت البطاريات الأبطال الخفيين في حياتنا اليومية. تُعد بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) وبطاريات الليثيوم بوليمر (Li-poly) من بين أكثر تقنيات البطاريات شيوعًا. لقد أحدثت هاتان التقنيتان ثورة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والمركبات الكهربائية وتخزين الطاقة المتجددة. ولكن ما الذي يميز بينهما؟ وكيف تم اختراعهما؟ في هذه المدونة، سنستعرض الفروق بين بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الليثيوم بوليمر، مسلطين الضوء على تكوينها الفريد ومرونتها وأدائها والمزيد.

تاريخ بطاريات الليثيوم أيون والليثيوم بوليمر

بطاريات الليثيوم أيون: بدأ الناس تجربة بطاريات الليثيوم أيون في الستينيات، ولكن لم يكن هناك اختراق كبير حتى عام 1974 عندما حقق “م. ستانلي ويتينغهام” تقدمًا كبيرًا. قرر ويتينغهام استخدام كاثود من ثاني كبريتيد التيتانيوم وأنود من الليثيوم-الألومنيوم، مما أعطى البطارية كثافة طاقة عالية وكانت قابلة لإعادة الشحن. ومع ذلك، كانت المواد المستخدمة صعبة التعامل وأثارت العديد من مخاوف السلامة. في عام 1980، جرب “جون ب. غودينوغ” استخدام أكسيد الكوبالت الليثيوم ككاثود بدلاً من ثاني كبريتيد التيتانيوم، مما ضاعف الطاقة في البطارية. بعد خمس سنوات، طور “أكيرا يوشينو” طريقة لجعل البطارية أكثر أمانًا واستقرارًا، مما أدى إلى إنشاء أول نموذج أولي لبطارية الليثيوم أيون. نتيجةً لهذا التعاون، حصل هؤلاء الثلاثة على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2019 لعملهم في تطوير بطارية الليثيوم أيون. تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون في منتجات مثل المصابيح اليدوية، وبنوك الطاقة، والأدوات الكهربائية، وغير ذلك.

بطاريات الليثيوم بوليمر: تم اختراع بطاريات الليثيوم بوليمر في نفس الوقت تقريبًا الذي كانت تُصنع فيه بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الليثيوم المعدنية. كان أهم إنجاز لها في عام 1991 عندما صنعت شركة “سوني” أول بطارية لي-بوليمر للاستخدام التجاري. بعد ذلك، بدأ المزيد من الأشخاص في تجربة الأشكال التي يمكن أن تأتي بها بطاريات الليثيوم بوليمر، وهذا هو السبب في أنها تُستخدم الآن في منتجات متنوعة مثل الساعات، وسماعات الرأس، وغيرها.

ما هو الفرق بين بطاريات الليثيوم ايون والليثيوم بوليمر؟

التكوين:

تتكون بطاريات الليثيوم أيون من خلايا أسطوانية أو منشورية متعددة، يحتوي كل منها على قطب إيجابي (كاثود)، وقطب سلبي (أنود)، ومحلول إلكتروليت سائل. يتم وضع فاصل مسامي بين الكاثود والأنود للسماح بحركة أيونات الليثيوم أثناء الشحن والتفريغ.

بينما تحتوي بطاريات الليثيوم بوليمر على تركيبة أقطاب مشابهة لبطاريات الليثيوم أيون، يتم تطبيق المواد الكهربائية على شكل مصفوفة هلامية أو صلبة. هذا يلغي الحاجة إلى الفاصل المسامي ويسمح بمرونة أكبر في شكل البطارية. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم بطاريات الليثيوم بوليمر مواد تعبئة مرنة، مما يسمح لها بالتكيف مع أشكال وأحجام متنوعة.

المرونة:

تتمتع بطاريات الليثيوم بوليمر بميزة المرونة. على عكس التصميم الصلب لبطاريات الليثيوم أيون، تتيح المواد الإلكترونية الهلامية والتعبئة المرنة بطاريات أرق وأخف وزنًا. تتيح هذه المرونة أيضًا دمجها في الأجهزة المنحنية أو ذات الأشكال غير المنتظمة، مثل الساعات الذكية ومراقبي الصحة القابلة للارتداء.

الأداء:

تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقة أعلى مقارنةً ببطاريات الليثيوم بوليمر، مما يعني أنها يمكنها تخزين طاقة أكبر لكل وحدة حجم أو وزن، مما يجعلها مثالية للتطبيقات ذات السعة العالية مثل المركبات الكهربائية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. بينما تتميز بطاريات الليثيوم بوليمر بقدرة على الشحن الأسرع، وتستطيع التعامل مع تيارات شحن أعلى، وتظهر معدلات تفريغ ذاتية أقل، مما يحسن من كفاءتها الإجمالية.

السلامة:

السلامة هي اعتبار أساسي في تكنولوجيا البطاريات. بينما تعتبر بطاريات الليثيوم أيون والليثيوم بوليمر آمنة بشكل عام، إلا أن لكل منهما خصائص أمان مختلفة. تعتبر بطاريات الليثيوم بوليمر أكثر استقرارًا بطبيعتها بسبب إلكتروليتها الصلب أو الهلامي، مما يقلل من مخاطر التسرب أو الاحتراق. بالإضافة إلى ذلك، توفر المواد المرنة المستخدمة في بطاريات الليثيوم بوليمر ثباتًا ميكانيكيًا أفضل، مما يقلل من احتمالية حدوث تلف مادي أو ثقب.

تتضمن بطاريات الليثيوم أيون دوائر حماية مدمجة تراقب درجة الحرارة والجهد والتيار، مما يساعد على منع الشحن الزائد أو التفريغ الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة المفرط. تساهم هذه الدوائر في تقليل مخاطر الحوادث وتوفر طبقة أمان إضافية.

التكلفة:

تم إنتاج بطاريات الليثيوم أيون تجاريًا لعدة عقود، وقد استفادت من اقتصاديات الحجم والتقدم البحثي وتحسين عمليات التصنيع، مما جعل إنتاجها أكثر كفاءة وتكلفة. في المقابل، تكون بطاريات الليثيوم بوليمر أكثر تكلفة في التصنيع نظرًا للخطوات الإضافية والمعدات المتخصصة المطلوبة، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف إنتاجها.

ملخص: على الرغم من أن بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الليثيوم بوليمر تشترك في الكيمياء الأساسية نفسها وتوفر حلول طاقة محمولة موثوقة، إلا أن لها خصائص مميزة تجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة. تبرز بطاريات الليثيوم أيون من حيث كثافة الطاقة وفعالية التكلفة، مما يجعلها الخيار المفضل للمركبات الكهربائية والأجهزة ذات السعة العالية. من ناحية أخرى، توفر بطاريات الليثيوم بوليمر مرونة وأمانًا أكبر، فضلًا عن قدرات شحن أسرع، مما يجعلها مثالية للأجهزة المدمجة والخفيفة الوزن، والتكنولوجيا القابلة للارتداء، والتطبيقات التي تتطلب شكلًا أكثر تخصيصًا.