بطاريات الليثيوم أصبحت أكثر شعبية من أي وقت مضى، وتظهر في مختلف الأجهزة الإلكترونية. ومع ذلك، ليست كل بطاريات الليثيوم متشابهة. اليوم، دعونا نستكشف الأنواع الستة الرئيسية لبطاريات الليثيوم – إيجابياتها وسلبياتها، وأفضل تطبيقاتها.
فوسفات حديد الليثيوم (LFP)
تعد بطاريات LFP من أفضل الأنواع لأنظمة تخزين الطاقة. وهي تتميز بكاثودات الفوسفات وأنودات الكربون الجرافيتي. تتميز هذه البطاريات بدورات حياة طويلة، وثبات حراري ممتاز، وأداء كهروكيميائي موثوق.
الايجابيات
تحظى بطاريات LFP بشعبية كبيرة في التطبيقات عالية الطاقة نظرًا لمتانتها وعمرها الطويل وسلامتها. غالبًا ما تدوم أكثر من 2000 دورة، ويؤثر عمق التفريغ على الحد الأدنى من عمرها.
يتم تصنيف بطاريات LFP عادةً بعمق تفريغ يصل إلى 80%، ويمكن لبعضها أيضًا تحمل التفريغ بنسبة 100% دون تلف.
مع مقاومة داخلية منخفضة و هارب حراري عتبة حوالي 270 درجة مئوية (518 درجة فهرنهايت)، بطاريات LFP هي واحدة من خيارات بطارية الليثيوم الأكثر أمانا.
سلبيات
تتمتع بطاريات LFP بطاقة محددة أقل (90-120 وات ساعة/كجم) مقارنة ببطاريات الليثيوم الأخرى، كما سيتم تقليل الأداء في درجات الحرارة المنخفضة. وهذا يجعلها أقل ملاءمة لتطبيقات التحريك العالية.
التطبيقات
غالبًا ما تُستخدم بطارية LFP لاستبدال بطاريات الرصاص الحمضية ذات الدورة العميقة، حيث تنتج أربع خلايا متسلسلة 12.80 فولت، على غرار ست خلايا حمض الرصاص 2 فولت.
أكسيد الكوبالت الليثيوم (LCO)
كانت LCO من أوائل كيمياء بطاريات Li-ion. لديهم كثافة طاقة عالية ولكن كثافة طاقة منخفضة، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات ذات الأحمال العالية. ومع ذلك، فإنها يمكن أن توفر الطاقة على مدى فترة طويلة.
الايجابيات
تتمتع بطاريات LCO بطاقة نوعية عالية (150-200Wh/kg)، مما يسمح لها بتوفير الطاقة لفترة طويلة في التطبيقات منخفضة الحمل.
سلبيات
تتمتع بطاريات LCO بعمر افتراضي قصير يصل إلى 500-1000 دورة، كما أن الكوبالت غالي الثمن، مما يجعلها باهظة الثمن. تتمتع بطاريات LCO أيضًا بثبات حراري منخفض، مما يحد من استخدامها في التطبيقات ذات الأحمال العالية.
التطبيقات
كانت بطاريات LCO شائعة في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة وخفيفة الوزن ولكنها تفقد شعبيتها بسبب ارتفاع تكاليف الكوبالت وقضايا السلامة.
أكسيد المنغنيز ليثيوم أيون (LMO)
تستخدم بطاريات الكائنات الحية المحورة كاثودات أكسيد المنغنيز الليثيوم، والتي تعمل على تحسين تدفق الأيونات وتقليل المقاومة وزيادة التعامل مع التيار. وهذا يعزز الاستقرار الحراري والسلامة.
الايجابيات
يتم شحن بطاريات الكائنات الحية المحورة بسرعة، وتوفر طاقة عالية (100-150 وات في الساعة/كجم)، وتعمل بكفاءة في درجات حرارة أعلى. كما أنها توفر المرونة، حيث يمكن ضبط الكيمياء الداخلية الخاصة بها لتحسين التطبيقات ذات الأحمال العالية أو التطبيقات طويلة العمر.
سلبيات
بدأت بطاريات الكائنات الحية المحورة تفقد شعبيتها لأنها توفر نفس خصائص بطاريات LFP ولكن لها دورات حياة أقل، وغالبًا ما تكون 300-700 فقط.
التطبيقات
تُستخدم بطاريات الكائنات الحية المحورة في الأدوات الكهربائية المحمولة والأجهزة الطبية وبعض المركبات الهجينة/الكهربائية.
ليثيوم نيكل منغنيز كوبالت (NMC)
بطاريات إن إم سي توازن النيكل والمنغنيز والكوبالت لتسخير قوتها. يوفر النيكل كثافة طاقة عالية ولكنه غير مستقر، في حين أن المنغنيز مستقر ولكن لديه كثافة طاقة منخفضة. وينتج عن الجمع بين هذه العناصر كيمياء بطارية مستقرة وعالية الكثافة من الطاقة (150-220 وات ساعة/كجم).
الايجابيات
تتمتع بطاريات NMC بالعديد من المزايا: كثافة طاقة عالية، وعمر أطول، وتكلفة أقل من البطاريات القائمة على الكوبالت، وثبات حراري أعلى من بطاريات LCO.
سلبيات
تتميز بطاريات NMC بجهد أقل قليلاً من البطاريات المعتمدة على الكوبالت.
التطبيقات
تحظى بطاريات NMC، مثل بطاريات LMO، بشعبية كبيرة في الأدوات الكهربائية ومجموعات الحركة الإلكترونية للدراجات الإلكترونية والدراجات البخارية وبعض المركبات الكهربائية.
أكسيد الألومنيوم والنيكل الليثيوم والكوبالت (NCA)
تتمتع بطاريات NCA بكثافة طاقة أعلى (200-260Wh/kg) من بطاريات NMC، مما يسمح لها بتخزين المزيد من الطاقة لكل وحدة حجم. ومع ذلك، فهم أيضًا أكثر عرضة للأحداث الحرارية المنفلتة.
الايجابيات
تتمتع بطاريات NCA بكثافة طاقة عالية وعمر معقول.
سلبيات
تعتبر بطاريات NCA أقل أمانًا وأكثر تكلفة من بطاريات الليثيوم الأخرى.
التطبيقات
تحظى بطاريات NCA بشعبية كبيرة في سوق السيارات الكهربائية نظرًا لقدرتها على الأداء في التطبيقات عالية التحميل مع عمر بطارية طويل. تستخدم تسلا بطاريات NCA.
أكسيد تيتانات الليثيوم (LTO)
بطاريات LTO آمنة للغاية وتدوم طويلاً، وتتميز بشحن أسرع من بطاريات الليثيوم الأخرى. يستخدمون تيتانات الليثيوم في الأنود وLMO أو NMC في الكاثود.
الايجابيات
توفر بطاريات LTO شحنًا سريعًا، ونطاقًا واسعًا لدرجة حرارة التشغيل، وعمرًا طويلًا يصل إلى 10000 دورة، وأمانًا ممتازًا بسبب ثباتها.
سلبيات
تتميز بطاريات LTO بكثافة طاقة أقل (50-80 وات ساعة/كجم) من جميع الأنواع الخمسة الأخرى من بطاريات الليثيوم. كما أنها مكلفة للغاية.
التطبيقات
تتمتع بطاريات LTO بالعديد من التطبيقات، بما في ذلك السيارات الكهربائية ومحطات الشحن والاتصالات السلكية واللاسلكية والمعدات الفضائية/العسكرية.
ما هو النوع الأكثر شيوعًا لبطارية الليثيوم؟
تعمل بطاريات LCO على تشغيل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والكاميرات الرقمية – مما يجعلها النوع الأكثر شيوعًا لبطاريات الليثيوم.
خاتمة
تتمتع بطاريات الليثيوم المختلفة بمزايا وعيوب وتطبيقات فريدة. تحدد احتياجاتك، مثل الميزانية وتحمل السلامة ومتطلبات الطاقة، أفضل نوع بطارية ليثيوم يناسبك. إذا كنت بحاجة إلى بطاريات الليثيوم المخصصة، اتصل بخبيرنا.
مقالات ذات صلة:
