بطارية أيون الليثيوم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
Lithium-Ionen-Accumulator.jpg
مركم أسطواني قبل قفله.

بطارية أيون الليثيوم نوع من البطاريات القابلة للشحن (مركم / خلية ثانوية)، يتكون مهبطها (القطب الموجب) من عنصر الليثيوم. ويتكون مصعدها (القطب السالب) عادة من الكربون المسامي (الغرافيت). وتشمل مركمات أو بطاريات الليثيوم أيون عدة أنواع من البطاريات تعتمد على نوع التفاعل الكيميائي المميز لها، وطريقة أدائها وسعرها ومدى سلامتها.

أثناء عمل البطارية وتوصيل البطارية بدائرة خارجية يمر التيار الكهربائي داخل البطارية من المصعد إلى المهبط مثلما يحدث في أي بطارية عادية: تتحرك أيونات الليثيوم Li+ في داخل البطارية من المصعد إلى المهبط خلال كهرل غير مائي وغشاء فاصل.

أثناء الشحن يعمل المصدر الخارجي على تمرير تيار كهربائي في الاتجاه العكسي، حيث يوصل القطب الموجب للمصدر بمهبط البطارية ويوصل مصعد البطارية بالقطب السالب للمصدر. عندئذ تتوجه أيونات الليثيوم (وهي موجبة الشحنة) إلى المصعد وتستقر في مادته المسامية.

ويستخدم مخلوط من الكربونات العضوية لتشكيل الكهرل ويحتوي أيضا على أيونات الليثيوم. ويستخدم لذلك أملاح مثل LiPF6 و LiAsF6 و LiClO4 و LiBF4 وتريفلات الليثيوم.

والليثيوم مثله مثل الصوديوم من المواد النشطة كيميائياً. فهو يتفاعل بشدة مع الماء مكونا هيدروكسيد الليثيوم مع انطلاق غاز الهيدروجين. لهذا تستخدم كهرلات في بطارية الليثيوم أيون لا تحتوي على الماء. وفي نفس الوقت يجب منع تلامس الماء مع البطارية وذلك عن طريق تغليفها بعازل محكم.

استخداماتها[عدل]

تستخدم بطاريات الليثيوم أيون كثيرا في الإلكترونيات المحمولة نظرا لسعتها الكهربائية العالية، أي أنها تتميز بنسبة عالية بين قدرتها على إنتاج الكهرباء وانخفاض وزنها. وعلاوة على ذلك فقدرتها على إنتاج الكهرباء لا تتأثر بعدد دورات إعادة شحنها *أغلب بطاريات الليثيوم يكون عدد دورات شحنها 500دورة ثم تبدأ في أنخفاض الطاقة بشكل بسيط جدا ، وهي أيضا ذات تسريب بطيء عند عدم استخدامها.

وبالإضافة إلى استخداماتها العديدة في الأجهزة الصغيرة المحمولة، فهي تستخدم في الأسلحة وفي تحريك الأجهزة الصغيرة، مثل لعب الأطفال ولها تطبيقات في أجهزة الطيران وغزو الفضاء، وذلك بفضل سعتها الكهربائية العالية.[1]

ولكن يجب الحذر عند استخدام بطاريات الليثيوم أيون العادية، إذ أنها معرضة للانفجار عند سوء الاستخدام.

في السنوات الأخيرة (2018) بدأ استخدام بطاريات الليثيوم أيون لتشغيل السيارات الكهربائية، مثل سيارة "تــسلا". كما تطبق استخدامها الصين لتسيير السيارات في الصين للحفاظ على البيئة؛ علاوة على ذلك فإن الصين أصبحت تنتج نصف الأنتاج العالمي من تلك البطاريات. وتعزم الصين لسباق الولايات المتحدة في مجال إنتاج تلك البطاريات، فلديها الخبرة، كما تتميز الصين عن الولايات المتحدة في انخفاض أسعار إنتاج بطاريات الليثيوم -أيون بسبب رخص الأرض والعمالة وأجهزة الإنتاج.

حاليا أنشأت الصين نحو 156.000 محطة لإعادة شحن بطاريات السيارات، وتخطط لزيادة عددها إلى 4.8 محطة مع عام 2020.

الحكومة الصينية تشجع المستثمرين والمنتجين في الصين للتوسع في إنتاج تلك البطاريات، وتدعمهم وتوفر لهم المواد الأولية. والمنتجون يستجيبون لمخططات الحكومة ويعملون على إنتاج بطاريات أكثر كفاءة وأرخص ثمنا لمنافسة العالم أجمع.

تطوير بطاريات الليثيوم أيون[عدل]

تعمل شركات السيارات الكبيرة في العالم على إنتاج السيارات الكهربائية. وعلى هذا السبيل فهي تحتاج إلى تطوير بطاريات الليثيوم أيون بحيث تصلح للاستخدام في تحريك السيارة. وقد اختير هذا النوع من البطاريات حيث أنها كالبطاريات الأخرى بالنسبة إلى كثافة سعتها الكهربائية وانخفاض وزنها نسبيا.

وتتكون بطارية الليثيوم أيون التي ستستعمل في السيارت من مصعد من النحاس ومهبط من الألومنيوم. وتغطي ألواح المصعد والمهبط بطبقة رقيقة 0.2 مليمتر من مخلوط يحتوي على الليثيوم. ثم يغطيها غشاء من الخزف الخاص يمنع من اشتعال الخلية الكهربائية. وعلى الرغم من أن ذلك الغشاء السيراميكي لا يزيد سمكه عن شعرة رأس فهو يتحمل درجات حرارة حتى 700 درجة مئوية بدون أن يشتعل.

تقطع الأقطاب في مساحة أوراق الكتابة وترص بجانب بعضها بحيث يفصل بينها الكهرل وهو طبقة تشبه اللباد الرقيق مشبعة بمركب يحتوي على الليثيوم.

تستطيع حاليا السيارة الصغيرة التي تعمل ببطارية كهذه وزنها 120 كيلوجرام أن تسير مسافة 150 كيلومتر. وإذا استبدلت بطارية الليثيوم أيون ببطارية نيكل-هيدريد فلز فلا تستطيع السيارة السير إلا مسافة 50 كيلومتر. لذلك تعلق الآمال على بطارية الليثيوم أيون لتسيير السيارات الكهربائية في المرحلة القادمة.

انظر أيضا[عدل]

مراجع[عدل]

  1. ^ "Electrovaya, Tata Motors to make electric Indica". مؤرشف من الأصل في 09 مايو 2011. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ أرشيف= (مساعدة)