باتری لیتیوم یون چطور کار می کند؟

باتری های لیتیوم یون مانند انواع دیگر باتری‌ها از دو الکترود و یک ماده الکترولیت تشکیل شده‌اند. در فرایند شارژ باتری‌های لیتیوم یون در الکترود مثبت لیتیوم به یون لیتیوم مثبت و در الکترود منفی یون لیتیوم به لیتیوم فلزی تبدیل شده و در بین لایه‌های الکترود قرار می‌گیرد. تحقیقات زیادی در جهت توسعه هر یک از الکترودها و الکترولیت در باتری‌های لیتیم یون صورت گرفته است و با ورود نانومواد در این تحقیقات تحولات شگرفی در عملکرد باتری های لیتیومی به وجود آمده است. این سیر تکاملی با ساخت نانومواد جدید همچنان ادامه دارد.

در صورتیکه نمی دانید باتری لیتیومی چیست؟ لطفا مقاله مربوطه از اینجا مطالعه کنید

مزیت های باتری های لیتیوم یون

چگالی انرژی در باتری های لیتیوم یون به طور معمول دو برابر انواع باتری نیکل کادمیوم است و پتانسیل خیلی بالاتر از این مقدار را هم دارد. مشخصات بارگیری خوبی دارد و در زمینه تخلیه بار خیلی مشابه نیکل کادمیوم عمل می کند. ولتاژ سلولی بالا (اختلاف بار بین دو تا الکترود) با مقدار 6/3 ولت این امکان را فراهم می کند که در طراحی باتری بتوان از یک سلول استفاده کرد. منظور از سلول هم در واقع یک آنود و یک کاتد است که توسط الکترولیت از هم جدا شده اند. اکثر موبایل های امروزی باتری های با یک سلول دارند در حالی که برای باتری نیکلی باید سه عدد سلول 2/1 ولتی را به صورت سری به هم وصل کنید. باتری های لیتیوم یون به کمترین میزان تعمیر و نگهداری نیاز دارند و این مزیتی هست که کمتر باتری شیمیایی میتواند مدعی آن باشد. حافظه ندارد و به هیچ چرخه برنامه ریزی شده ای هم برای افزایش طول عمر باتری نیاز نیست.  به علاوه تخلیه بار خود به خودی در آن کمتر از نصف در نیکل- کادمیوم است که آن را بسیار مناسب کاربردهای سنجش سوخت می کند. مهمتر از همه لیتیوم یون بعد از دور انداختن آسیب بسیار کمی به طبیعت وارد می کند.

• چگالی انرژی بالا 
• عدم نیاز به شارژ طولانی مدت در اولین استفاده
• تخلیه شارژ خود به خودی نسبتا پایین
• نیاز به دشارژ شدن دوره ای ندارند
• یک سری خاص از آن می توانند جریان بسیار بالایی را برای کاربردهایی مثل ابزارهای برقی فراهم کنند.
  

معایب باتری های لیتیوم یون

• برای اینکه ولتاژ و جریان را در محدوده ایمن نگه دارد به مدار محافظ احتیاج دارد.
• در مورد تاثیر عمر باتری بر ظرفیت آن، جدا از اینکه از آن استفاده شده باشد یا نه، نگهداری آن در جای خنک در حالی که باتری که حداقل 40 درصد شارژ داشته باشد مفید خواهد بود.
• محدودیت های حمل و نقل : حمل و نقل مقادیر بالای آن ممکن است مشمول قوانین نظارتی شود و بطور معمول در هواپیما ها مجاز نیست
• هزینه تولید زیاد
• هنوز به طور کامل پیشرفت نکرده : فلزات و ترکیبات شیمیایی پیوسته در حال تغییر و اصلاح هستند.
• چگالی انرژی بالا : پتانسیل ظرفیت های بالاتر از یان را هم دارد.
• عدم نیاز به شارژ طولانی مدت در اولین استفاده: در باتری های لیتیوم یون همان شارژ معمولی باتری برای شروع کارکرد آن کافی است
• تخلیه شارژ خود به خودی نسبتا پایین: این مقدار برای باتری های لیتیوم یون حدود نصف باتری هایی است که در آنها از نیکل استفاده شده است.
• نیاز به دشارژ شدن دوره ای ندارند: باتری های لیتیوم یون چون حافظه ای ندارند.
• یک سری خاص از آن می توانند جریان بسیار بالایی را برای کاربردهایی مثل ابزارهای برقی فراهم کنند.

عمر باتری لیتیوم یون

عمر  باتری لیتیومی نگرانی دیگری است که اکثر کارخانه های سازنده در مورد آن سکوت می کنند. یک باتری لیتیوم یون بعد از یک سال دچار کاهش ظرفیت می شود، چه از آن استفاده شده باشد و یا نشده باشد. بعد از دو یا سه سال باتری به طور مداوم دچار مشکل می شود. البته باید دقت کرد که بقیه باتری های شیمیایی هم این تاثیر مخرب عمر باتری بر ظرفیت آن را دارند. ترکیب شیمیایی هیدرید فلزی نیکل در دماهای بالای محیط این تاثیر را نشان می دهد. به هر حال باتری های لیتیوم یون با وجود این شرایط هم حدود 5 سال کار می کنند.