تعتبر بطاريات الليثيوم أيون محورية في تشغيل الأجهزة الحديثة، وذلك باستخدام أيونات الليثيوم التي تتحرك عبر الأقطاب الكهربائية لتخزين الطاقة بكفاءة. وهي مفضلة بسبب شحنها الطويل الأمد والحد الأدنى من الصيانة، على الرغم من أنه يجب إدارتها بعناية بسبب التحديات المحتملة المتعلقة بالسلامة والبيئة.
تعمل بطاريات الليثيوم أيون على توفير الطاقة لحياة الملايين من الأشخاص كل يوم. من أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة إلى السيارات الهجينة والكهربائية، تزداد شعبية هذه التكنولوجيا بسبب وزنها الخفيف وكثافة الطاقة العالية وقدرتها على إعادة الشحن.
فكيف يعمل؟
ترشدك هذه الرسوم المتحركة خلال العملية.
أساسيات
تتكون البطارية من أنود، وكاثود، وفاصل، وإلكتروليت، ومجمعي تيار (إيجابي وسالب). يقوم الأنود والكاثود بتخزين الليثيوم. يحمل المنحل بالكهرباء أيونات الليثيوم موجبة الشحنة من الأنود إلى الكاثود والعكس من خلال الفاصل. تخلق حركة أيونات الليثيوم إلكترونات حرة في الأنود مما يخلق شحنة عند مجمع التيار الموجب. ثم يتدفق التيار الكهربائي من المجمع الحالي عبر جهاز يتم تشغيله (الهاتف الخلوي، الكمبيوتر، إلخ) إلى مجمع التيار السالب. يمنع الفاصل تدفق الإلكترونات داخل البطارية.
الشحن/التفريغ
أثناء تفريغ البطارية وتوفير تيار كهربائي، يطلق الأنود أيونات الليثيوم إلى الكاثود، مما يولد تدفق الإلكترونات من جانب إلى آخر. عند توصيل الجهاز، يحدث العكس: يتم إطلاق أيونات الليثيوم بواسطة الكاثود واستقبالها بواسطة الأنود.
كثافة الطاقة مقابل كثافة الطاقة
المفهومان الأكثر شيوعًا المرتبطان بالبطاريات هما كثافة الطاقة وكثافة الطاقة. يتم قياس كثافة الطاقة بالواط/ساعة لكل كيلوغرام (Wh/kg) وهي كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها فيما يتعلق بكتلتها. يتم قياس كثافة الطاقة بالواط لكل كيلوغرام (W/kg) وهي مقدار الطاقة التي يمكن أن تولدها البطارية فيما يتعلق بكتلتها. لرسم صورة أوضح، فكر في تجفيف حوض السباحة. كثافة الطاقة مماثلة لحجم حوض السباحة، في حين أن كثافة الطاقة مماثلة لتصريف حوض السباحة في أسرع وقت ممكن.
