مزیت‌ و معایب باتری‌ لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

توسعه فناوری باتری لیتیومی به سال ۱۹۱۲ برمی‌گردد، اما تا سال ۱۹۷۰ که سونی آن را پذیرفت، محبوبیت پیدا نکرد. از آن زمان، باتری‌های لیتیوم یون انرژی طیف گسترده‌ای از گجت‌ها، دوربین‌های قابل حمل، پخش‌کننده‌های موسیقی و گوشی‌های موبایل را تامین کرده‌اند.

مزیت‌ و معایب باتری‌ لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

باتری لیتیوم یونی چگونه کار می‌کنند؟

باتری لیتیوم یون به دلیل اینکه چگالی انرژی بسیار بالایی دارد و بر خلاف باتری‌های قدیمی دارای اثر حافظه کمی است (جایی که شارژ سلول‌ها در طول زمان دشوارتر انجام می‌شود و یا فرآیندی مضر که در آن چرخه‌های شارژ و دشارژ مکرر می‌تواند موجب کاهش جزئی در ظرفیت باتری شود) و همچنین بدلیل اینکه هزینه تولید این باتری‌ها نسبتاً ارزان است، در تولید و استفاده در بازار لوازم الکترونیکی بسیار موفق بوده است.

این باتری‌ها از دو الکترود مثبت و منفی ساخته شده‌اند که توسط یک الکترولیت شیمیایی مایع مانند اتیلن کربنات یا دی اتیل کربنات جدا شده‌اند. ترکیب شیمیایی این باتری باعث شده است که شکل آن‌ها عمدتا به شکل مستطیلی محدود شود. گفتنی است ظرفیت باتری لیتیوم یون در طول چرخه شارژ / دشارژ کاهش می‌یابد و حتی در صورت عدم استفاده شارژ آن تخلیه می‌شود، و همچنین الکترولیت شیمیایی موجود در این باتری ممکن است در صورت قرار گرفتن در معرض دمای بالا و یا در صورت سوراخ شدن، ناپایدار شود و منجر به انفجار و یا آتش سوزی باتری شود. اگرچه باید تاکید کرد که این اتفاق بسیار نادر است، چرا که کنترل‌کننده‌های الکترونیکی اغلب برای تنظیم توان شارژ و دشارژ درون باتری، و همچنین برای جلوگیری از تولید گرمای بیش از حد درون آن استفاده می‌شوند.

در مورد مزیت و معایب باتری لیتیوم یونی

باتری های لیتیوم پلیمری چگونه کار می‌کنند؟

فناوری باتری لیتیوم پلیمری جدیدتر از لیتیوم یون است. باتری لیتیوم پلیمر تا دهه ۱۹۷۰ در صحنه ظاهر نشد و در این چند سال اخیر به گوشی‌های هوشمند راه پیدا کرده است. این فناوری بیشتر از همه در گوشی‌های هوشمندی که از فناوری‌های شارژ بسیار سریع بهره‌مند هستند استفاده شده است؛ این به این دلیل است که باتری‌های Li-Poly کمی قوی‌تر از Li-Ion هستند.

فناوری لیتیوم پلیمر همانند لیتیوم یون از یک الکترود مثبت و منفی استفاده می‌کند، اما در آن بجای الکترولیت لیتیوم نمک، از الکترولیت جامدِ متخلخلِ شیمیایی و ژل مانند استفاده شده است. در نتیجه، باتری‌های پلیمری می‌توانند قابلیت‌های بالاتر، انعطاف‌پذیری بیشتر و طراحی‌های قوی‌تری ارائه دهند. در این باتری‌ها احتمال کمتری برای نشت الکترولیت‌ و در نتیجه فرار حرارتی و بادکردگی باتری است. به طور خلاصه این باتری‌ها نسبت به سایر گروه‌ها کمی ایمن‌تر هستند اما از خطرات ناشی از سوراخ شدن، استرس حراراتی یا گرم شدن بیش از حد مصون نیستند.

یکی از اشکالات اصلی این فناوری، هزینه ساخت بسیار بالاتر آن در مقایسه با باتری Li-ion است که این به معنای گران‌تر شدن محصولات و گوشی‌های هوشمند با باتری لیتیوم پلیمری است. علاوه براین چرخه عمر باتری‌های لیتیوم پلیمر نیز کوتاه‌تر است و این باتری‌ها انرژی کمتری نسبت به باتری Li-ion با همان اندازه انرژی ذخیره می‌کنند. در این سلول‌ها از مدارهای حفاظتی استفاده می‌شود تا ولتاژ را در محدوده ایمن و مناسب نگه دارند.

تفاوت‌های باتری لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

هر دو نوع باتری مزیت‌ها و معایب خود را دارند، اما به صورت کلی باتری‌های لیتیوم یون دارای ظرفیت انرژی بسیار بالا، اما در عین حال با قیمت کم و مناسب هستند. بنابراین اگر به دنبال گوشی موبایل ارزان قیمت باشید که در عین حال قادر به نگهداری شارژ بیش از یک روز و طول عمر بیشتر باشد، گوشی با باتری لیتیومی یونی مناسب است. اما یکی از معایب باتری Li-ion این است که در صورت طولانی خاموش بودن دستگاه، دچار خود تخلیه تدریجی میگردد. به همین خاطر هر از چندگاهی در صورت استفاده نکردن از دستگاه باید باتری آن را شارژ کرد تا دچار آسیب نگردد.

باتری‌های لیتیوم پلیمر Li-poly در مقایسه با لیتیوم یون کمی ایمن‌تر هستند و فناوری فست شارژ که دراین روزها یک ویژگی حائز اهمیت است، در این نوع باتری‌ها یافت می‌شود. این باتری‌ها همچنین سطح خود تخلیه بسیار پایین‌تری دارند، بنابراین زمانیکه از این باتری استفاده نکنید هم خالی نمی‌شود. به دلیل همین مزیت‌ها این باتری‌ با قیمت بالاتری عرضه می‌شود در حالیکه طول عمر آن به نسبت باتری لیتیوم یون کوتاه‌تر و تراکم ظرفیت کمتری دارد. میتوان گفت به دلیل اینکه باتری‌ لیتیوم یون ماهیتا سبک وزن است، منجر به چگالی انرژی بهتر و بیشتر در هر کیلوگرم جرم می‌شود.

به طور کلی، باتری lithium-polymer در صنعت گوشی‌های هوشمند به آرامی جایگزین باتری lithium-ion شد. چرا که لیتیوم پلیمرها ایمنی بیشتر و شکل پذیری بهتری دارند و گزینه مناسب‌تری برای استفاده در لوازم الکترونیکی و یا گوشی‌های موبایل میان رده و بالا رده هستند. اگرچه کاربرد باتری لیتیوم یون در لوازم و گوشی‌های مقرون به صرفه با ظرفیت‌های سلولی زیاد و طول عمر بیشتر، مناسب‌تر است.

برخی مزیت‌های باتری لیتیوم یون چیست؟

در مقایسه با سایر فناوری‌های بکار رفته در باتری‌های قابل شارژ با کیفیت بالا (نیکل-کادمیم یا نیکل-فلز-هیدرید)، باتری‌های لیتیوم یونی دارای مزایای متعددی هستند. این باتری‌ها یکی از بالاترین تراکم انرژی را در بین سایر باتری‌های امروزی دارند (۱۰۰-۲۶۵ Wh / kg یا ۲۵۰-۶۷۰ Wh / L).

علاوه بر این، سلول‌های باتری لیتیوم یونی می‌توانند تا ۳٫۶ ولت، ۳ برابر بیشتر از فناوری‌هایی مانند نیکل-کادمیم یا نیکل-فلز-هیدرید انرژی انتقال دهند. این بدان معناست که آنها می توانند مقدار زیادی جریان را برای لوازم و عملکردهایی که به انرژی زیادی نیاز دارند، ارائه کنند. باتری‌های لیتیوم یونی نسبتا نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند و برای حفظ عمر آنها تنها استفاده درست از آنها کافیست. این باتری‌ها اثر حافظه ندارند که این یک مزیت مهم باتری‌های لیتیوم یونی نسبت به باتری‌های نیکل-کادمیم Ni-Cd و نیکل-فلز-هیدرید Ni-MH است. علاوه براین باتری لیتیوم یونی خالی از مواد سمی همچون کادمیم است، به همین خاطر هنگام دفع زیان کمتری نسبت باتری Ni-Cd به محیط می‌رسانند. اما این باتری‌ها همانطور که اشاره شد تا حدی نرخ خود تخلیه دارند؛ چیزی در حدود ۱٫۵ تا ۲ درصد در ماه که باید هر از چند گاهی در ماه به شارژ زده شوند.

با توجه به این مزیت‌ها، باتری‌های لیتیوم یونی جایگزین باتری‌های نیکل کادمیومی در دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل (همانند باتری گوشی‌های موبایل هوشمند و لپ تاپ) شده‌اند. همچنین باتری‌های لیتیوم یونی برای تامین انرژی سیستم‌های الکتریکی برای برخی کاربردهای هوافضا نیز استفاده می‌شوند. کاربرد این باتری در بوئینگ ۷۸۷ جدید و سازگار با محیط زیست قابل توجه است؛ در جایی که وزن، یک فاکتور هزینه‌بر و قابل توجه است. از منظر انرژی پاک، فناوری لیتیوم یون برای استفاده در خودروهای بر پایه انرژی باتری مناسب است. که در حال حاضر، پرفروش‌ترین خودروهای الکتریکی، نیسان لیف و تسلا مدل S، هر دو از باتری‌های لیتیوم یونی به عنوان منبع سوخت اصلی خود استفاده می‌کنند.

برخی معایب باتری لیتیوم یونی چیست؟

علی‌رغم وعده‌ها و دست آوردهای باتری‌های لیتیوم یونی، این باتری‌ها هنوز با کاستی‌‌هایی به ویژه از نظر ایمنی همراه هستند. باتری‌های لیتیوم یونی در اثر استفاده دچار افزایش دما می‌شوند که در ولتاژهای بالا ممکن است دچار آسیب شوند، در برخی موارد هم منجر به احتراق باتری می‌گردد. باتری‌های لیتیوم یون به مکانیسم ایمنی، برای محدود کردن ولتاژ و فشار داخلی نیاز دارند، که می‌تواند درعین حال باعث افزایش وزن و محدود کردن عملکرد باتری در برخی موارد شود.

علاوه براینها باتری‌های لیتیوم یونی در معرض پیری بیشتری هستند، به این معنی که ممکن است ظرفیت خود را از دست بدهند و اغلب پس از چند سال استفاده از کار بیفتند. هزینه این باتری‌ها حدود ۴۰% بیشتر از باتری‌های نیکل کادمیوم است و این عامل هم موجب کاهش پذیرش و استفاده از این باتری‌ها می‌شود. البته علیرغم چگالی انرژی بالای لیتیوم یون در مقایسه با انواع دیگر باتری ها، آنها هنوز هم در حدود صد برابر کمتر از بنزین (که حاوی ۱۲۷۰۰ وات ساعت بر کیلوگرم وزن یا ۸۷۶۰ وات ساعت در لیتر در حجم است) چگالی انرژی دارند. پرداختن به دنیای باتری‌ها و علم این فناوری‌ها، هنوز هم به شدت جای تحقیق و بررسی دارد و این مطلب تنها بخشی مختصر از یافته‌های این حوزه است.

گوشی جانبی اینستاگرام

همچنین ببینید

درباره باتری پاوربانک

درباره باتری پاوربانک بیشتر بدانیم!

نیاز افراد به دستگاه‌های دیجیتال روز به روز بیشتر می‌شود. این مصرف مداوم، کاربران را …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *