تعتبر هذه البطارية من إحدى أفضل أنواع البطاريات المختلفة حيث تحتوي على مركبات من المواد الكيميائية المختلفة تماماً عن مركبات بطارية حمض الرصاص. يعد هذا النوع المفضل للأجهزة الإلكترونية والأحمال المختلفة لامتلاكها طاقة عالية الكثافة، وعمرها الطويل، وجهد عالي؛ حيث أن جهدها الأسمى لها 3.6V للخلية الواحدة، تحتوي بطارية الليثيوم على العديد من الخلايا، وتتصل الخلايا في سلسلة معنية. وهذا التوصيل تعمل على زيادة الجهد للبطارية حسب توصيل الألواح الموجودة داخل البطارية.
أنواع بطاريات الليثيوم
تصنف بطاريات الليثيوم إلى نوعين هما:
- بطاريات ليثيوم أيون (Li-Ion).
- بطاريات ليثيوم بوليمر (Lithium polymer).
بطاريات ليثيوم أيون (Li-Ion).
مكونات بطارية الليثيوم أيون (Li-Ion):
تمتلك بطاريات أيونات الليثيوم Li-Ion على بنية ثلاثية الطبقات وهي:
- القطب الموجب (مكون من عنصر الليثيوم).
- القطب السالب (مكون من الكربون المسامي (الغرافيت).
- الطبقة الفاصلة.
ويوجد داخل البطارية أيضاً مادة إلكتروليتية عبارة عن ملح ليثيوم في مذيب عضوي.
وتكون بطاريات أيونات الليثيوم Li-Ion مجهزة بالعديد من مقاييس الأمان وإلكترونيات الحماية أو فيوزات لمنع انعكاس القطبية وزيادة الجهد والحرارة.
توصيل البطارية بمصدر خارجي:
عند توصيل مصدر الشحن الخارجي على البطارية بوضع القطب الموجب للمصدر بموجب البطارية، والقطب السالب للمصدر بسالب البطارية، تعمل على تمرير التيار الكهربائي في الاتجاه المعاكس، حيث تعمل على تحريك أيونات الليثيوم (Li-Ion) داخل البطارية من الطرف السالب إلى الطرف الموجب وتستقر في المادة الكيميائية.
خصائص بطاريات أيون -الليثيوم (Li-Ion):
هذه الأنواع من البطاريات غالي الثمن جداً، إلا أن لها بعض الخصائص المهمة:
- لها كفاءة عالي (كفاءة طاقة 95% عند درجة حرارة الغرف وحتى 40 درجة مئوية).
- حتى عند درج حرارة -10 درجة مئوية، فإن كفاءة الطاقة تظل عند 90%.
- تعمل حتى عند درجات الحرارة المنخفض جداً.
- معدل التفريغ الذاتي منخفض بمعدل 2% إلى 4% لكل شهر بين 25 درجة مئوية و60 درجة مئوية.
ملاحظات:
- لزيادة عمر البطارية يتم تخزينها عند مستوى شحن لا يقل عن 40%، ولا يجب تفريغها إلى نهايتها أبداً.
- الحرارة الزائدة قد تسبب في تلف البطارية.
- عند عدم استخدام البطارية لفترات طويلة يجب أن يتم شحن البطارية على الأقل مرة كل عام لمنع التفريغ الكلي.
مميزات بطارية الليثيوم – أيون (Li-Ion):
- كفاءتها العالية على تخزين الطاقة الكهربائية.
- عمرها الافتراضي أطول.
- ارتفاع معدل دورة الشحن والتفريغ.
- كثافتها للطاقة بالنسبة للوزن كبيرة.
- انخفاض التفريغ الذاتي نسبياً مقارن مع الأنواع الاخرى.
سلبيات بطارية الليثيوم – أيون (Li-Ion):
- تكلفتها عالية.
- هناك قيود على شروط الاستخدام مثل (درجة الحرارة العالية والمنخفضة).
- تحتاج إلى حماية من الشحن الزائد والتفريع العميق.
- لا يمكن تفريع البطارية عند التيارات العالية.
كانت هذه مجرد مميزات وسلبيات بطاريات الليثيوم أيون. على الرغم من وجود هذه البطاريات لفترة طويلة، إلا أنها لا تزال تحت قيد التطوير، وتتغير مكونها بصفة مستمرة. وفي الآونة الأخيرة ظهرت بطاريات ليثيوم البوليمر كبديل لبطاريات الليثيوم أيون.
2- بطاريات ليثيوم بوليمر (Lithium polymer):
هو نوع آخر من أنواع بطاريات الليثيوم، وهي قابل لإعادة الشحن والتفريغ، تم ظهورها بعد بطارية الليثيوم أيون(Li-Ion)، حيث أن البوليمرات تتميز بسعة الطاقة العالية.
– المكونات:
تتكون بطارية الليثيوم بوليمر (Lithium polymer) من قطبين وهما:
- القطب السالب: يحتوي على مادة الجرافيت.
- القطب الموجب: يحتوي على أكسيد معدني لمادة الليثيوم.
ويتضمن الليثيوم المبلمر في تركيبها على مادة تسمى البوليمر(Polymer). ويكون على شكل رقائق لا يزيد سمك كل منها أكثر من 100 ميكروميتر، وتتوافر بأشكال وأحجام مختلفة.
إرشادات حول التعامل مع بطارية الليثيوم بوليمر (Lithium polymer):
- تجنب تفريغ البطارية بالكامل أو شحنها بشكل زائد.
- تجنب وضع البطارية في درجة الحرارة العالية أو درجة التجمد.
- يجب اختيار جهاز الشحن المناسب لها.
- يفضل دائماً عدم تفريغ البطارية أكثر من 60%، بمعنى يجب إبقاء طاقة كهربية بمعدل 40%.
- تجنب ملامسة القطب السالب مع القطب الموجب.
إذا لم تأخذ هذه الإرشادات في عين الاعتبار فإن البطارية قد تنفجر أو يقل عمرها الافتراضي.
التفريغ الذاتي لبطارية الليثيوم بوليمر (Lithium polymer):
في حالة عدم استخدام البطارية لفترة طويلة، فإن معدل التفريغ الذاتي لدى بطاريات الليثيوم البوليمر قليلة مقارنة مع الأنواع الاخرى من البطاريات مثل بطاريات النيكل-كادميوم Ni-Cd أو النيكل- هيدريد معدني Ni-Mh.
وتنصح بعض الشركات عند تخزين الطاقة لفترة طويلة أن تفرغ البطارية وتحفظ في مكان بارد قليلاً.
مميزات وعيوب بطارية الليثيوم بوليمر(Lithium polymer) مثل بطارية الليثيوم أيون (Li-ion) ولكن الاختلاف في مركباتها الكيميائية ولها سعة كهربية أفضل من بطارية الليثيوم أيون (Li-ion)
المراجع
8 تعليقات