ما انسان ها برای تامین برق دستگاه های الکترونیکی قابل حمل یا کنترل از راه دور به باتری ها وابسته هستیم. متداول ترین نوع باتری های قابل شارژ که در محصولات الکترونیکی مصرفی پیدا می کنید یا از نوع لیتیوم یون است یا لیتیوم پلیمر. در این مقاله، ما باتری های لیتیوم یون را بررسی خواهیم کرد زیرا مفید تر از انواع دیگر باتری ها هستند.

یک پاوربانک کوچک، یک لپ تاپ یا هر چیزی به بزرگی مدل 3 جدید تسلا توسط یک باتری لیتیوم یون تامین می شود. چه چیزی این باتری ها را خاص می کند؟ قبل اینکه از یکی از آن ها در پروژه خود استفاده کنید، چه چیز هایی باید در مورد آن ها بدانید؟ چگونه می توانید این باتری ها را بطور ایمن شارژ یا تخلیه کنید؟ اگر کنجکاو هستید که پاسخ همه این سوالات را بدانید، پس در مقاله مناسبی معرفی کامل باتری باتری لیتیوم یون قرار گرفته اید، فقط بنشینید و مطالب را بخوانید.

باتری ها امروزه بخش مهمی در زندگی انسان ها بازی می کنند تقریبا تمامی وسایل الکتریکی که از برق مستقیم استفاده نمی کنند برای استفاده از آن ها نیاز به باتری وجود دارد که البته باتری ها هم دارای تنوع مختلف برای کاربرد های مختلف ساخته شده از باتری که برای تنطیم ضربان قلب انسان در علم پزشکی گرفته تا تولید اتوبوس و کامیون ها توسط شرکت تسلا که به زودی به بازار وارد خواهند شد از باتری استفاده می کنند.

ساختار شیمیایی باتری لیتیوم یون و عملکرد آن

همان طور که از نام آن مشخص است، باتری های لیتیوم یون برای انجام کار از یون های لیتیوم استفاده می کنند. لیتیوم یک فلز بسیار سبک با چگالی انرژی بالا است. این خاصیت باعث می شود وزن سبک باتری از مهمترین ویژگی های این باتری باشد. در عین حال این نوع باتری جریان بسیار زیادی را با یک شکل کوچک فراهم کند. چگالی انرژی مقدار انرژی است که می تواند در واحد حجم باتری ذخیره شود، هرچه چگالی انرژی بیشتر باشد باتری کوچکتر خواهد بود. با وجود خواص فلز لیتیوم، نمی توان از آن به عنوان الکترود مستقیم در باتری ها استفاده کرد زیرا لیتیوم به دلیل خاصیت فلزی بسیار ناپایدار است. از این رو ما از یون های لیتیوم استفاده می کنیم که کم و بیش خاصیت مشابه فلز لیتیوم را دارد اما غیر فلزی است و نسبتا استفاده از آن ایمن تر است.

معمولا آند یک باتری لیتیوم از کربن و کاتد باتری با استفاده از اکسید کبالت یا اکسید فلز دیگر ساخته می شود. الکترولیت مورد استفاده برای اتصال این دو الکترود یک محلول نمک ساده خواهد بود که حاوی یون های لیتیوم است. هنگام تخلیه، یون های لیتیوم با بار مثبت به سمت کاتد حرکت کرده و آن را بمباران می کنند تا زمانی که بطور مثبت باردار شود. اکنون از آنجا که کاتد دارای بار مثبت است، الکترون های دارای بار منفی را به سمت خود جذب می کند. این الکترون ها ساخته می شوند تا از طریق مدار ما جریان یابند و مدار را تامین کند.

منظور از باتری های لیتیوم یونی چیست؟

باتری لیتیوم یون Li-ion یک خانواده از باتری های قابل شارژ با تراکم انرژی بالا است و معمولا در لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می شود. بر خلاف باتری اولیه لیتیوم یکبار مصرف، LIB از ترکیب لیتیوم متصل شده به جای لیتیوم فلزی به عنوان الکترود استفاده می کند. معمولا LIB ها به طور قابل توجهی سبک تر از سایر انواع باتری های قابل شارژ مشابه اندازه هستند. LIB ها به شدت در الکترونیک قابل حمل استفاده می شود. این باتری ها معمولا در PDA ها، آی پاد، تلفن های همراه، لپ تاپ ها و غیره یافت می شود.

توسعه وسایل الکترونیکی مانند گوشی‌ های تلفن همراه و لب تاپ‌ ها تقاضا را برای باتری‌ های قابل شارژ افزایش داده است که در این میان باتری‌ های لیتیم-یون از دیگر انواع باتری‌ها عملکرد و بازده مناسب‌تری را از خود نشان داده و بیشترین تولید را در میان دیگر انواع باتری‌ها دارند. باتری‌ های لیتیومی باتری‌ هایی‌ اند که از فلز لیتیوم یا ترکیبی از آن به‌عنوان قطب مثبت (آند) استفاده می‌ کنند. عمر طولانی و ظرفیت شارژ شدن بالا این باتری‌ ها را گزینه مناسبی برای استفاده در دستگاه‌ های هوشمند کرده است.

مزیت های باتری لیتیوم یون

• باتری‌ های لیتیوم یون چگالی انرژی بالایی دارند.
• مدار محافظ نیز برای تنظیم ولتاژ و جریان باتری در محدوده امن تعبیه می گردد.
• آن ها عمر طولانی دارند.
• باتری‌ های لیتیومی معمولا قابل تعویض توسط کاربر هستند.

معایب باتری های لیتیوم یونی

• باتری لیتیومی معمولا وزن سنگین تری دارند.
• اضافه کردن مدار محافظ به هزینه آن ها می افزاید.
• آن ها سطح خود تخلیه شارژ نسبتا بالایی دارند.
• آن ها عمدتا به شکل مستطیلی در دسترس هستند.

مضرات و خطرات باتری لیتیومی

باتری های لیتیوم یونی اگرچه دارای مزایای زیادی هستند ولی مضراتی هم دارند. برخی از باتری های لیتیومی در عین امن بودن ممکن است داغ شوند و آتش بگیرند. به علت خاصیت ویژه ای که این باتری ها دارند، در صورت آتش گرفتن مواد سمی را پراکنده می کنند و به سادگی خاموش نمی شوند. یکی از علت های گرم شدن باتری لیتیوم یون، این است که به علت نزدیکی با اشیایی مثل کلید و طلا، اتصال کوتاه برقرار می شود و باعث گرم شدن این نوع باتری می شود.

برخی از حوادثی که در رابطه با باتری لیتیوم یونی گزارش شده است:

• آتش گرفتن خود به خود باتری لپ‌ تاپ در قسمت بار هواپیما بر اثر گرم شدن
• انفجار باتری لیتیوم یونی در یک مینی زیر دریایی آمریکایی
• آتش گرفتن باتری دوربین عکاسی یک مسافر در هنگام عبور از گیت‌ های مرزی
• دود کردن و آتش گرفتن دو بسته باتری لیتیوم یونی در هنگام بازرسی
• آتش گرفتن و دود کردن یکباتری لیتیوم یونی در هنگام پرواز هواپیما که در یک چراغ قوه قرار داشت.

کاربرد های باتری های لیتیوم یونی

باتری لیتیوم یون یک سلول الکتروشیمیایی است که در اتوموبیل‌ ها، دوربین‌ های دیجیتال، کامپیوتر ها، ساعت‌ ها و … استفاده می‌ شود. باتری‌ های لیتیوم یون به دلیل وزن سبکشان در بسیاری از دستگاه‌ های الکتریکی مانند گوشی‌ ها، پخش‌ کننده‌ های MP3، لپ تاپ‌ ها و … مورد استفاده قرار می‌ گیرند. این باتری‌ ها قابل شارژ هستند و در مقایسه با سایر باتری‌ ها دارای چگالی انرژی بالایی هستند. مقدار انرژی ذخیره شده در باتری‌ ها در واحد حجم مقدار بالایی است و نوع انرژی ذخیره شده در آن‌ ها از نوع انرژی الکتروشیمیایی است. این نوعی انرژی الکتریکی است، که از مواد شیمیایی از طریق واکنش‌ های شیمیایی ناشی می‌ شود. از دست دادن انرژی نیز به آرامی رخ می‌ دهد.

باتری های لیتیومی یونی در دوربین بند انگشتی

کاربرد این باتری ها در بعضی از این دوربین ها می باشد مثل مدل های QQ6 و QQ5 که از باتری لیتیومی یونی در آن ها استفاده شده است و خوب بدیهی است که زمان طولانی تری فیلمبرداری می کنند، و از طرفی عمر مفید این باتری ها بسیار زیاد می باشد، که این موضوع برای این دوربین ها ویژگی خیلی خوبی می باشد. در برخی از مدل های قدیمی تر نیز از این باتری استفاده شده است، که به خاطر اینکه در بازار ایران موجود نمی باشند، تیم فنی مینی دی وی پرو به آن ها نمی پردازد.

باتری لیتیوم یون گوشی

شاید کلیشه به نظر برسد اما گوشی های هوشمند اکنون مرحله نوآوری خود را پشت سر گذاشته‌ اند و در حال حاضر به سرعت در حال کامل‌ تر و هوشمندتر شدن هستند. تولید کنندگان در طول زمان، چه خوب یا بد تمرکز خود را به سمت بخش‌های داخلی گوشی‌ های موبایل معطوف کرده‌ اند به جای این که مجدانه تلاش کنند تا گوشی‌ های هوشمند خود را نسبت به سایرین برجسته تر نشان دهند. این باعث به وجود آمدن سخت افزارهای فوق العاده قوی شده که به درون گوشی‌ های موبایل راه یافتند.

شکست باتری لیتیوم یونی در خودروهای برقی

در سال های اخیر، کمپانی های خودروسازی به ساخت و تولید خودروهای الکتریکی روی آورده اند اما کاربران به دلایلی مانند اتمام سریع شارژ باتری ها یا عدم وجود ایستگاه های متعدد شارژ از خرید چنین خودروهایی امتناع ورزیده و در نتیجه ساخت و عرضه چنین خودروهایی با استقبال قابل توجهی مواجه نشده است.