تعمل بطارية الليثيوم على تشغيل الأجهزة المحمولة والمركبات

ال بطارية الليثيوم أصبح خيار تخزين الطاقة السائد للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأدوات الطاقة والمركبات الكهربائية. على عكس بطاريات النيكل والكادميوم أو بطاريات الرصاص الحمضية القديمة، توفر بطارية الليثيوم كثافة طاقة أعلى ودورة حياة أطول في عبوة أخف وزنًا. اعتمد المستهلكون والمصنعون بطارية الليثيوم لقدرتها على الاحتفاظ بالشحن لعدة أشهر وتوفير الطاقة عند الحاجة. تدعم الطبيعة القابلة لإعادة الشحن لبطارية الليثيوم مئات أو آلاف الدورات قبل أن تنخفض سعتها. يستمر المصنعون في إنتاج خلايا بطاريات الليثيوم في أشكال أسطوانية ومنشورية وحقيبة.

تخدم الاختلافات الكيميائية لبطارية الليثيوم متطلبات التطبيقات المختلفة. توفر بطارية أكسيد الكوبالت الليثيوم كثافة طاقة عالية للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. توفر بطارية ليثيوم فوسفات الحديد عمر دورة أطول وتحسين السلامة للحافلات الكهربائية والتخزين الثابت. تعمل بطارية أكسيد المنغنيز الليثيوم على موازنة إنتاج الطاقة وكثافة الطاقة للأدوات الكهربائية. تجمع بطارية أكسيد الكوبالت والنيكل والنيكل والليثيوم بين عناصر لتطبيقات السيارات الكهربائية. يؤثر الاختيار الكيميائي لبطارية الليثيوم على الجهد والسعة والاستقرار الحراري.

تحدد كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم مقدار الطاقة المناسب لحجم معين. تحقق بطارية الليثيوم النموذجية ما بين 150 إلى 250 واط في الساعة لكل كيلوغرام، مقارنة بـ 30 إلى 50 لحمض الرصاص. تسمح كثافة الطاقة الحجمية لبطارية الليثيوم بتصميمات أجهزة رفيعة غير ممكنة مع التقنيات القديمة. تكلفة تصنيع بطارية الليثيوم ذات كثافة الطاقة الأعلى أكثر لكل كيلووات في الساعة. تؤثر المفاضلة بين كثافة الطاقة والسلامة على اختيار كيمياء بطارية الليثيوم. قد يكون لبطارية الليثيوم المصممة للطاقة الكبيرة خرج طاقة أقل من أجل التفريغ السريع.

يقيس عمر دورة بطارية الليثيوم عدد دورات تفريغ الشحن التي تحدث قبل انخفاض السعة. تحتفظ بطارية الليثيوم عالية الجودة بنسبة 80 بالمائة من سعتها الأولية بعد 500 إلى 1000 دورة. غالبًا ما تتجاوز بطارية ليثيوم فوسفات الحديد 2000 دورة للتطبيقات طويلة العمر. يعتمد عمر دورة بطارية الليثيوم على عمق التفريغ ودرجة حرارة التشغيل. بطارية الليثيوم التي يتم الاحتفاظ بشحنها بنسبة تتراوح بين 20 و 80 بالمائة تدوم لفترة أطول من بطارية كاملة الدورة. نهاية العمر الافتراضي لبطارية الليثيوم تحدث عندما لا تلبي السعة احتياجات المستخدم.

ميزات السلامة لبطارية الليثيوم تمنع ارتفاع درجة الحرارة والإفراط في التفريغ. يقوم نظام إدارة البطارية المتصل ببطارية الليثيوم بمراقبة جهد الخلية ودرجات الحرارة. تقوم فتحة التهوية الحساسة للضغط الموجودة في بطارية الليثيوم بإطلاق الغاز في حالة ارتفاع الضغط الداخلي. يذوب فاصل داخل بطارية الليثيوم عند درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى إيقاف تدفق الأيونات. لا ينبغي استخدام بطارية الليثيوم ذات الغلاف التالف بسبب خطر الحريق. معدات الشحن المناسبة لبطارية الليثيوم تمنع ظروف الجهد الزائد التي تسبب الفشل.

تختلف خصائص شحن بطارية الليثيوم عن الأنواع الأخرى القابلة لإعادة الشحن. تيار ثابت يتبعه ملف جهد ثابت يناسب شحن بطارية الليثيوم. يتم التعبير عن معدل شحن بطارية الليثيوم بمعدل C، حيث يتم شحن 1C بالكامل خلال ساعة واحدة. تقبل بطارية الليثيوم الشحن بشكل أسرع في حالات الشحن المنخفضة. تعمل مرحلة الشحن النهائية لبطارية الليثيوم على تقليل التيار مع اقتراب الجهد الكبير. يجب أن يتوقف شاحن بطارية الليثيوم عند امتلائه لتجنب تلف الشحن الزائد.

ال بطارية الليثيوم من المرجح أن تستمر باعتبارها التكنولوجيا المفضلة القابلة لإعادة الشحن. قد يؤدي التقدم في تصميمات الحالة الصلبة إلى إنتاج بطارية ليثيوم ذات أمان أعلى وكثافة طاقة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب طاقة محمولة، توفر بطارية الليثيوم حلاً عمليًا.