يعرف معظم الناس أن بطارية الليثيوم لها عمر طويل وخاصية الشحن الأسرع. ولكن ما هي بطارية ليثيوم أيون؟ ما هي ميزة تقنية الليثيوم مقارنة ببطارية الرصاص الحمضية؟ إلى متى تدوم بطارية الليثيوم؟ هذه هي المعرفة التي قد ترغب في معرفتها. دعنا نتعمق!
ما هي بطارية ليثيوم أيون؟
بطاريات ليثيوم أيون تتكون بشكل أساسي من أربع مواد: مادة القطب الموجب ، مادة القطب السالب ، الفاصل ، والإلكتروليت!
"بطارية الليثيوم" هي نوع من البطاريات التي تستخدم معدن الليثيوم أو سبائك الليثيوم كمادة القطب السالب وتستخدم محلول إلكتروليت غير مائي. في عام 1912 ، تم اقتراح بطارية الليثيوم المعدنية ودراستها لأول مرة بواسطة جيلبرت إن لويس. في السبعينيات من القرن الماضي ، اقترح MS WhitTIngham وبدأت في دراسة بطاريات أيونات الليثيوم. نظرًا للخصائص الكيميائية النشطة للغاية لمعدن الليثيوم ، فإن معالجة وتخزين واستخدام معدن الليثيوم لها متطلبات بيئية عالية جدًا. لذلك ، لم يتم استخدام بطاريات الليثيوم لفترة طويلة. مع تطور العلم والتكنولوجيا ، أصبحت بطاريات الليثيوم الآن هي التيار الرئيسي. يمكن تقسيم بطاريات الليثيوم تقريبًا إلى فئتين: بطاريات الليثيوم المعدنية وبطاريات الليثيوم أيون. لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على الليثيوم في الحالة المعدنية وهي قابلة لإعادة الشحن. وُلد الجيل الخامس من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، بطاريات الليثيوم المعدنية ، في عام 1970 ، وسلامتها وسعتها المحددة ومعدل تفريغها الذاتي ونسبة أداءها وسعرها أفضل من بطاريات الليثيوم أيون.
في عام 1970 ، استخدم MS WhitTIngham إكسون كبريتيد التيتانيوم كمادة قطب موجبة والليثيوم المعدني كمادة القطب السالب لصنع أول بطارية ليثيوم. مادة القطب الموجب لبطارية الليثيوم هي ثاني أكسيد المنغنيز أو كلوريد الثيونيل ، والقطب السالب هو الليثيوم. بعد تجميع البطارية ، يكون للبطارية جهد كهربائي ولا تحتاج إلى الشحن. يتم تطوير بطاريات Li-ion من بطاريات الليثيوم. على سبيل المثال ، خلايا الأزرار المستخدمة في الكاميرات في الماضي هي بطاريات الليثيوم. يمكن أيضًا شحن هذا النوع من البطاريات ، لكن أداء الدورة ليس جيدًا. تتشكل بلورات الليثيوم بسهولة أثناء دورة الشحن والتفريغ ، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي داخل البطارية. لذلك ، يُحظر بشكل عام شحن هذا النوع من البطاريات.
في عام 1980 ، اكتشف J.Godenough أنه يمكن استخدام أكسيد الكوبالت الليثيوم كمادة كاثودية لبطاريات الليثيوم أيون.
في عام 1982 ، اكتشف RRAgarwal و JRSelman من معهد إلينوي للتكنولوجيا (معهد إلينوي للتكنولوجيا) أن أيونات الليثيوم لها خصائص الجرافيت المتداخل ، وهو سريع وقابل للعكس. في الوقت نفسه ، جذبت مخاطر السلامة لبطاريات الليثيوم المصنوعة من معدن الليثيوم الكثير من الاهتمام. لذلك ، حاول الناس استخدام خصائص أيونات الليثيوم المضمنة في الجرافيت لصنع بطاريات قابلة لإعادة الشحن. تم بنجاح إنتاج أول قطب كهربائي قابل للاستخدام من الليثيوم أيون الجرافيت في مختبرات بيل بنجاح.
في عام 1983 ، وجد M. Thackeray و J. Goodenough وآخرون أن المنغنيز الإسبنيل مادة كاثودية ممتازة ، مع انخفاض السعر والاستقرار والتوصيل الكهربائي الممتاز وتوصيل الليثيوم. درجة حرارة تحللها عالية ، وخاصيتها المؤكسدة أقل بكثير من أكسيد الكوبالت الليثيوم. حتى في حالة حدوث ماس كهربائي أو زيادة في الشحن ، يمكن تجنب خطر الاحتراق والانفجار.
في عام 1989 ، وجد مانثيرام وجي جودناف أن قطبًا موجبًا به أنيون بوليمري سينتج جهدًا أعلى.
في عام 1992 ، اخترعت شركة Sony Corporation اليابانية بطارية ليثيوم تحتوي على مادة كربونية مثل القطب السالب ومركب يحتوي على الليثيوم كقطب موجب. أثناء عملية الشحن والتفريغ ، لا يوجد معدن الليثيوم ، فقط أيونات الليثيوم. هذه بطارية ليثيوم أيون. بعد ذلك ، أحدثت بطاريات الليثيوم أيون ثورة في وجه الإلكترونيات الاستهلاكية. لا تزال هذه البطاريات التي تستخدم أكسيد الكوبالت الليثيوم كمادة القطب الموجب مصدر الطاقة الرئيسي للأجهزة الإلكترونية المحمولة.
في عام 1996 ، وجد Padhi و Goodenough أن الفوسفات الذي يحتوي على هيكل أوليفين ، مثل فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) ، أكثر أمانًا من مواد الكاثود التقليدية ، وخاصة مقاومة درجات الحرارة العالية ، ومقاومتها للشحن الزائد تفوق بكثير مقاومة مواد بطاريات أيون الليثيوم التقليدية. لذلك ، فقد أصبح مادة الكاثود لبطارية الليثيوم السائدة الحالية لتصريف التيار العالي. على مدار تاريخ تطوير البطاريات ، يمكننا أن نرى ثلاث خصائص لتطور صناعة البطاريات العالمية الحالية. الأول هو التطور السريع للبطاريات الخضراء والصديقة للبيئة ، بما في ذلك بطاريات الليثيوم أيون ، وبطاريات النيكل والهيدروجين ، وما إلى ذلك ؛ والثاني هو تحويل البطاريات الأولية إلى بطاريات ، وهو ما يتماشى مع التنمية المستدامة. استراتيجية التنمية؛ ثالثًا ، تم تطوير البطارية بشكل أكبر في اتجاه صغير وخفيف ورقيق. من بين البطاريات القابلة لإعادة الشحن التجارية ، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بأعلى طاقة محددة ، وخاصة بطاريات بوليمر ليثيوم أيون ، والتي يمكن أن تحقق ترقق البطاريات القابلة لإعادة الشحن. نظرًا لأن بطاريات الليثيوم أيون تحتوي على طاقة محددة كبيرة الحجم وطاقة خاصة بالكتلة ، فهي قابلة لإعادة الشحن وخالية من التلوث ، ولها ثلاث خصائص رئيسية لتطوير صناعة البطاريات الحالية ، فقد نمت بسرعة في البلدان المتقدمة. أدى تطوير أسواق الاتصالات والمعلومات ، وخاصة الاستخدام المكثف للهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، إلى ظهور فرص سوقية لبطاريات الليثيوم أيون. ستحل بطارية ليثيوم أيون البوليمر في بطارية أيون الليثيوم تدريجياً محل بطارية الليثيوم أيون المنحل بالكهرباء السائلة بمزاياها الفريدة في السلامة ، وتصبح هي التيار الرئيسي لبطارية أيون الليثيوم. تُعرف بطارية البوليمر الليثيوم أيون باسم "بطارية القرن الحادي والعشرين" ، والتي ستفتح حقبة جديدة من بطاريات التخزين ، وآفاق التطوير متفائلة للغاية.
كيف تصنع بطارية ليثيوم أيون؟
أولاً ، تكوين مادة بطارية الليثيوم
أربع مواد رئيسية: مادة القطب الموجب ، مادة القطب السالب ، الحجاب الحاجز ، المنحل بالكهرباء
المواد المساعدة: NMP ، رقائق النحاس ، رقائق الألومنيوم ، غطاء غلاف الألومنيوم ، عامل موصل ، مادة لاصقة ، أخرى (EMD) ، إلخ.
ثانياً ، عملية الإنتاج
يمكن تقسيم عملية تصنيع بطاريات الليثيوم إلى أربع عمليات رئيسية: إعداد القطب ، وتجميع الخلايا ، وكشف التنشيط ، وتجميع البطاريات. من بينها ، يشمل إنتاج القطب الكهربائي أيضًا إنتاج قطب كهربائي موجب وإلكترود سالب ، وتشمل الروابط الرئيسية خطوات التجميع والتحريك والطلاء والدرفلة والتقطيع وعلامات التبويب.
ثالثا ، المعدات المطلوبة للإنتاج
وفقًا لعملية إنتاج بطاريات الليثيوم أيون ، يمكن تقسيم معدات بطارية الليثيوم بشكل أساسي إلى معدات أمامية ومعدات وسطية ومعدات خلفية.
تستخدم المعدات الأمامية بشكل أساسي في عملية إنتاج الأقطاب الكهربائية ، بما في ذلك الخلاطات الفراغية ، وآلات الطلاء ، والمكابس الأسطوانية ، وآلات الحز. تتطلب عملية الطلاء أن يتم طلاء الملاط المقلوب بالتساوي على المعدن ، وأن تكون السماكة دقيقة لأقل من 3 ميكرومتر. من الضروري التأكد من عدم وجود نتوء على سطح الشريحة ، وإلا فسيكون له تأثير كبير على العملية اللاحقة. لذلك ، فإن المعدات الأمامية هي المعدات الأساسية لتصنيع البطاريات ، والتي ترتبط بجودة خط الإنتاج بأكمله.
تغطي المعدات المتوسطة بشكل أساسي عملية تجميع الخلايا ، بما في ذلك بشكل أساسي آلات اللف أو آلات التصفيح ، وآلات قصف الخلايا ، وآلات حقن السوائل ، ومعدات الختم واللحام.
تغطي المعدات الخلفية بشكل أساسي عمليات مثل تنشيط الخلايا وتشكيلها ، واكتشاف توزيع السعة ، والتجميع في حزم البطاريات. من الناحية النسبية ، فإن المعدات الوسطى والخلفية مثل الهيكل ، والختم ، والاختبار والآلات الأخرى بسيطة نسبيًا ، والمتطلبات الفنية ليست عالية.
ما هو تطبيق بطارية الليثيوم؟
وهي مقسمة بشكل أساسي إلى ثلاثة أجزاء: التخزين الرقمي والطاقة وتخزين الطاقة.
الفئات الرقمية: الهواتف المحمولة ، والأجهزة اللوحية ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والألعاب الكهربائية ، و MP3 / MP4 ، وسماعات الأذن ، وبنوك الطاقة ، ونموذج الطائرات ، وإمدادات الطاقة المحمولة ، إلخ.
فئة الطاقة: تشير بشكل أساسي إلى السيارات الكهربائيةعربات جلوف, رفس, آلة بحريةالمركبات الموجهة الآلية (AGVs)، الروبوتات المتنقلة المستقلة (AMR) ، دراجات كهربائية ، إلخ.
تخزين الطاقة: يستخدم بشكل رئيسي في إمدادات الطاقة للمحطة الأساسية، وتخزين الطاقة النظيفة، وتخزين طاقة الشبكة، ونظام تخزين الطاقة الشمسية المنزلية، وما إلى ذلك.
يُعتقد أن بطاريات الليثيوم ستستخدم على نطاق واسع في المستقبل
فكرتان حول “ما هي بطارية الليثيوم أيون؟”
لقد ألهمتني مقالتك كثيرًا، وآمل أن تتمكن من شرح وجهة نظرك بمزيد من التفصيل، لأن لدي بعض الشكوك، شكرًا لك. 20bet
مرحبا،
شكرا لك على كلماتك الرقيقة! يسعدني أن أسمع أن مقالتي قد ألهمتك. يسعدني تقديم مزيد من التوضيح بشأن وجهة نظري لمعالجة أي شكوك قد تكون لديكم.
لا تتردد في إخباري بالجوانب المحددة التي تريد مني أن أتناولها بالتفصيل، وسأبذل قصارى جهدي لشرحها بمزيد من التفاصيل.
نتطلع إلى مساعدتك أكثر!
تحياتي الحارة،
كتابتك هي نسمة من الهواء النقي! مقالتك مليئة بالأفكار والرؤى الأصلية المثيرة للتفكير والممتعة. أسلوبك فريد وجذاب، مما يجعل عملك مميزًا بين الآخرين. أنا أتطلع إلى قراءة المزيد منك!