مثير للإعجاب

مزايا وعيوب بطارية ليثيوم أيون

مزايا وعيوب بطارية ليثيوم أيون


نما استخدام بطاريات الليثيوم أيون ، ليثيوم أيون بشكل كبير في السنوات الأخيرة. أنها توفر بعض المزايا والتحسينات المميزة على الأشكال الأخرى لتكنولوجيا البطاريات.

ومع ذلك ، مثل جميع التقنيات ، فإن بطاريات الليثيوم أيون لها مزاياها وعيوبها.

لتحقيق أقصى استفادة من تقنية بطاريات li-ion ، من الضروري فهم ليس فقط المزايا ، ولكن أيضًا قيود أو عيوب التكنولوجيا. وبهذه الطريقة يمكن استخدامها بطريقة تتناسب مع نقاط قوتهم بأفضل طريقة.

مع تقدم تقنية بطاريات الليثيوم أيون بمعدل سريع للغاية ، تتم معالجة العيوب ويتم تحسين التكنولوجيا بشكل عام.

مزايا بطارية ليثيوم أيون

هناك العديد من المزايا لاستخدام خلية ليثيوم أيون للبطارية. ونتيجة لذلك ، يتم استخدام التكنولوجيا بشكل متزايد لعدد كبير من التطبيقات المتنوعة على نطاق واسع. كل شيء من الأجهزة الإلكترونية الصغيرة ، من خلال الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى المركبات والعديد من التطبيقات الأخرى.

تعني مزايا تقنية Li-ion أن هذه البطاريات تجد عددًا متزايدًا من التطبيقات ، ونتيجة لذلك يتم استثمار قدر كبير من التطوير فيها.

تشمل مزايا بطارية ليثيوم أيون ما يلي:

  • كثافة طاقة عالية: تعد كثافة الطاقة العالية أحد المزايا الرئيسية لتكنولوجيا بطارية أيون الليثيوم. نظرًا لأن المعدات الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة تحتاج إلى العمل لفترة أطول بين عمليات الشحن مع استمرار استهلاك المزيد من الطاقة ، فهناك دائمًا حاجة إلى بطاريات ذات كثافة طاقة أعلى بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من تطبيقات الطاقة من الأدوات الكهربائية إلى السيارات الكهربائية. تعد كثافة الطاقة العالية التي توفرها بطاريات أيونات الليثيوم ميزة واضحة. تحتاج السيارات الكهربائية أيضًا إلى تقنية بطاريات ذات كثافة طاقة عالية.
  • التفريغ الذاتي: مشكلة واحدة مع العديد من البطاريات القابلة لإعادة الشحن هي معدل التفريغ الذاتي. خلايا أيونات الليثيوم هي أن معدل تفريغها الذاتي أقل بكثير من الخلايا الأخرى القابلة لإعادة الشحن مثل أشكال Ni-Cad و NiMH. عادة ما يكون حوالي 5٪ في أول 4 ساعات بعد الشحن ولكن بعد ذلك ينخفض ​​إلى حوالي 1 أو 2٪ شهريًا.
  • صيانة منخفضة: تتمثل إحدى الميزات الرئيسية لبطارية الليثيوم أيون في أنها لا تتطلب وصيانة لضمان أدائها.

    تطلبت خلايا Ni-Cad تفريغًا دوريًا للتأكد من أنها لم تظهر تأثير الذاكرة. نظرًا لأن هذا لا يؤثر على خلايا أيونات الليثيوم ، فإن هذه العملية أو إجراءات الصيانة المماثلة الأخرى غير مطلوبة ، وبالمثل تتطلب خلايا حمض الرصاص الصيانة ، وبعضها يحتاج إلى حمض البطارية ليتم إضافته بشكل دوري.

    لحسن الحظ ، تتمثل إحدى مزايا بطاريات أيونات الليثيوم في عدم وجود صيانة نشطة مطلوبة.

  • جهد الخلية: يبلغ الجهد الذي تنتجه كل خلية أيون الليثيوم حوالي 3.6 فولت. هذا له العديد من المزايا. نظرًا لكونها أعلى من تلك الموجودة في النيكل والكادميوم القياسي وهيدريد معدن النيكل وحتى الخلايا القلوية القياسية عند حوالي 1.5 فولت وحمض الرصاص عند حوالي 2 فولت لكل خلية ، فإن جهد كل خلية أيون الليثيوم أعلى ، مما يتطلب خلايا أقل في العديد من تطبيقات البطاريات. بالنسبة للهواتف الذكية ، كل ما هو مطلوب هو خلية واحدة وهذا يبسط إدارة الطاقة.
  • خصائص التحميل: تعتبر خصائص الحمل لخلية أو بطارية ليثيوم أيون جيدة بشكل معقول. أنها توفر ثابتًا بشكل معقول 3.6 فولت لكل خلية قبل أن تسقط عند استخدام الشحنة الأخيرة.
  • لا توجد متطلبات فتيلة: تحتاج بعض الخلايا القابلة لإعادة الشحن إلى التحضير عندما تتلقى شحنتها الأولى. تتمثل إحدى مزايا بطاريات الليثيوم أيون في عدم وجود متطلبات لذلك فهي جاهزة للعمل وجاهزة للعمل.
  • مجموعة متنوعة من الأنواع المتاحة: هناك عدة أنواع متاحة من خلايا أيونات الليثيوم. يمكن أن تعني هذه الميزة لبطاريات الليثيوم أيون أنه يمكن استخدام التكنولوجيا المناسبة للتطبيق المحدد المطلوب. توفر بعض أشكال بطارية أيون الليثيوم كثافة تيار عالية وهي مثالية للأجهزة الإلكترونية المحمولة الاستهلاكية. البعض الآخر قادر على توفير مستويات تيار أعلى بكثير وهو مثالي للأدوات الكهربائية والمركبات الكهربائية.

عيوب بطارية ليثيوم أيون

مثل استخدام أي تقنية ، هناك بعض العيوب التي يجب موازنتها مع الفوائد.

على الرغم من أن تقنية بطاريات الليثيوم أيون لها عيوبها ، فإن هذا لا يعني أنه لا يمكن التغلب عليها أو على الأقل التخفيف من حدتها والحصول على أداء ممتاز.

إن معرفة العيوب يعني أنه يمكن غالبًا تضمين الحلول البديلة في التصميم لتقليل آثار أوجه القصور.

تشمل عيوب بطارية ليثيوم أيون ما يلي:

  • الحماية المطلوبة: خلايا وبطاريات الليثيوم أيون ليست قوية مثل بعض التقنيات الأخرى القابلة لإعادة الشحن. إنهم يحتاجون إلى الحماية من الإفراط في الشحن والتفريغ بعيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يحتاجون إلى الحفاظ على التيار في حدود آمنة. وفقًا لذلك ، فإن أحد عيوب بطارية الليثيوم أيون هو أنها تتطلب دوائر حماية مدمجة لضمان الاحتفاظ بها ضمن حدود التشغيل الآمنة.

    لحسن الحظ ، مع تقنية الدوائر المتكاملة الحديثة ، يمكن دمج ذلك بسهولة نسبيًا في البطارية ، أو داخل الجهاز إذا كانت البطارية غير قابلة للتبديل. يتيح دمج دوائر إدارة البطارية استخدام بطاريات الليثيوم دون أي معرفة خاصة. يمكن تركها مشحونة وبعد شحن البطارية بالكامل ، سيقوم الشاحن بقطع التيار عنها.

    تراقب دائرة الحماية المضمنة في بطاريات أيونات الليثيوم عددًا من جوانب عملها. تعمل دائرة الحماية على الحد من ذروة الجهد لكل خلية أثناء الشحن لأن الجهد الزائد يمكن أن يتلف الخلايا. عادةً ما يتم شحنها في سلسلة نظرًا لوجود اتصال واحد فقط للبطارية ، وبالتالي نظرًا لأن الخلايا المختلفة قد تتطلب مستويات مختلفة من الشحن ، فهناك احتمال لخلية واحدة تعاني من جهد أعلى من المطلوب.

    كما أن دائرة الحماية تمنع انخفاض جهد الخلية عند التفريغ. مرة أخرى ، يمكن أن يحدث هذا إذا تمكنت إحدى الخلايا من تخزين شحنة أقل من الخلايا الأخرى على البطارية وتم استنفاد شحنتها قبل الخلايا الأخرى.

    جانب آخر من دارة الحماية هو أنه يتم مراقبة درجة حرارة الخلية لمنع درجات الحرارة القصوى. الحد الأقصى لتيار الشحن والتفريغ في معظم العبوات يقتصر على ما بين 1 درجة مئوية و 2 درجة مئوية. ومع ذلك ، يصبح البعض دافئًا قليلاً في المناسبات عند الشحن السريع.

  • شيخوخة: واحدة من عيوب بطارية الليثيوم أيون الرئيسية للإلكترونيات الاستهلاكية هي أن بطاريات الليثيوم أيون تعاني من الشيخوخة. لا يعتمد هذا الوقت أو التقويم فقط ، ولكنه يعتمد أيضًا على عدد دورات تفريغ الشحن التي مرت بها البطارية. غالبًا ما تكون البطاريات قادرة فقط على تحمل 500-1000 دورة تفريغ شحن قبل أن تنخفض سعتها. مع تطور تقنية li-ion ، يتزايد هذا الرقم ، ولكن بعد فترة قد تحتاج البطاريات إلى استبدال وقد تكون هذه مشكلة إذا كانت مدمجة في الجهاز.

    تتقادم بطاريات الليثيوم أيون أيضًا سواء كانت قيد الاستخدام أم لا. على الرغم من الاستخدام ، هناك أيضًا عنصر مرتبط بالوقت لتقليل السعة ، فعند احتياج المستهلك العادي لأكسيد الكوبالت الليثيوم أو بطارية أو خلية LCO إلى التخزين ، يجب شحنها جزئيًا - حوالي 40٪ إلى 50٪ وحفظها في مكان بارد منطقة. سيساعد التخزين في ظل هذه الظروف على زيادة العمر.

  • وسائل النقل: برز عيب بطارية Li-ion هذا في المقدمة في السنوات الأخيرة. تحد العديد من شركات الطيران من عدد بطاريات الليثيوم أيون التي تأخذها ، وهذا يعني أن نقلها يقتصر على السفن.

    بالنسبة للمسافرين جواً ، غالبًا ما تحتاج بطاريات الليثيوم أيون إلى حملها في حقيبة يد ، على الرغم من أن الوضع الأمني ​​قد يتغير من وقت لآخر. لكن عدد البطاريات قد يكون محدودًا. يجب حماية أي بطاريات ليثيوم أيون محمولة بشكل منفصل من الدوائر القصيرة بواسطة أغطية واقية ، وما إلى ذلك. من المهم بشكل خاص حيث تكون بعض بطاريات الليثيوم أيون الكبيرة مثل تلك المستخدمة في بنوك الطاقة الكبيرة.

    من الضروري التحقق قبل الطيران مما إذا كان يمكن حمل بنك طاقة كبير أم لا. للأسف ، ليس التوجيه دائمًا واضحًا بشكل خاص.

  • كلفة: عيب بطارية الليثيوم أيون الرئيسية هو تكلفتها. عادة ما تكون تكلفة تصنيعها حوالي 40 ٪ أكثر من خلايا النيكل والكادميوم. هذا عامل رئيسي عند النظر في استخدامها في العناصر الاستهلاكية ذات الإنتاج الضخم حيث تمثل أي تكاليف إضافية مشكلة رئيسية.
  • تطوير التكنولوجيا: على الرغم من توفر بطاريات الليثيوم أيون لسنوات عديدة ، إلا أنه لا يزال من الممكن اعتبارها تقنية غير ناضجة من قبل البعض لأنها منطقة نامية إلى حد كبير. قد يكون هذا عيبًا من حيث حقيقة أن التكنولوجيا لا تظل ثابتة. ومع ذلك ، مع تطوير تقنيات أيونات الليثيوم الجديدة طوال الوقت ، يمكن أن تكون ميزة أيضًا حيث تتوفر حلول أفضل.

على الرغم من أنه ليس بالضرورة ميزة أو عيبًا ، فمن الجدير بالذكر أنه يجب تخزين بطاريات أيونات الليثيوم في مكان بارد مما يؤدي إلى إبطاء عملية تقادم أيونات الليثيوم (وغيرها من المواد الكيميائية). يوصي المصنعون بدرجات حرارة تخزين تبلغ حوالي 15 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك ، يجب شحن البطارية جزئيًا أثناء التخزين. يوصي المصنعون عادةً بمستوى شحن يتراوح بين 40٪ إلى 50٪.

تتمتع تقنية بطارية Li-ion بالعديد من المزايا المتميزة. وفقًا لذلك ، يتم استخدام التكنولوجيا على نطاق واسع ، ومن المقرر أن يزداد هذا فقط. يتيح فهم المزايا بالإضافة إلى العيوب أو القيود أفضل استخدام لتكنولوجيا البطاريات.


شاهد الفيديو: تصليح بطارية ليثيوم Li ion Volt (سبتمبر 2021).