كيمياء بطارية الليثيوم

29 Şubat 2024

في البطاريات الليثيومية، يتم استخدام خلايا تحتوي عادة على كيمياء LiFePO4 (فوسفات الحديد الليثيوم). السبب الرئيسي لهذا التفضيل هو السلامة والاستقرار والطول الزمني الذي يوفره كيمياء خلايا LiFePO4 مقارنة بالبدائل الأخرى.

تتكون الخلايا من مكونات مختلفة مثل الكاثود، والأنود، والمحلول الكهربائي، والفاصل. تعتمد خصائص الخلية على كيمياء المادة الكاثودية، وبالتالي فإن الخلايا غالبًا ما تحمل أسماء تستند إلى السبائك المستخدمة في المادة الكاثودية. من بين هذه الأنواع الكيميائية توجد متغيرات مثل الفوسفات الحديد الليثيوم (LFP)، والنيكل المنجنيز الليثيوم (NMC)، وأكسيد الكوبالت الليثيوم (LCO)، وتيتانات الليثيوم (LTO)، إلخ.

تتميز خلايا LiFePO4، وخاصة بفوائدها في السلامة والاستقرار والطول الزمني. هذه الخصائص تمكن البطاريات الليثيومية من الاستخدام في مجموعة واسعة من التطبيقات.

LFP (فوسفات الحديد الليثيوم)
كثافة الطاقة لبطاريات LFP (فوسفات الحديد الليثيوم) أقل مقارنة بأنواع البطاريات الشائعة الأخرى مثل (NMC) و (NCA) ولها أيضًا جهد تشغيل أقل. ومع ذلك، نظرًا لمزايا مثل السلامة العالية والسمية المنخفضة والعمر الطويل، تحتل بطاريات LFP مواقع مهمة في التطبيقات السيارية والتطبيقات الثابتة على نطاق صغير ومجموعة متنوعة من الأدوار في توفير الطاقة الاحتياطية. يجعل الموثوقية والعمر الطويل لهذه البطاريات منها الخيارات المفضلة، خاصة في السيارات وأنظمة تخزين الطاقة المنزلية ومصادر الطاقة الطارئة.

NCA (أكسيد النيكل-الكوبالت-الألمنيوم الليثيوم)
تحتوي البطاريات الليثيومية التي يتم استخدامها عادة في السيارات الكهربائية على تركيبة تحتوي على النيكل والكوبالت والألمنيوم كمادة كاثودية. تفضل هذه البطاريات في السيارات لأن النيكل عالي المحتوى، خاصة في (NCA)، يمكن أن يزيد من سعة البطارية. هذا يسمح بقطع مسافات أطول بشحنة واحدة. غالبًا ما يتم تفضيل البطاريات الليثيومية في السيارات الكهربائية لتوفير كثافة طاقة أعلى ومزايا مدى أطول.

NMC (النيكل-المنجنيز-الكوبالت الليثيوم)

تعتبر بطاريات NMC نوعًا من بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن تتميز بالاستخدام الخاص بسبائك معقدة تحتوي على النيكل والمنجنيز والكوبالت. ميزة رئيسية لهذه البطاريات هي استخدام خليط من النيكل والمنجنيز والكوبالت في الأنود، مما يمكن أن يعزز بشكل كبير قوة البطارية. ميزة بارزة لبطاريات أكسيد النيكل-المنجنيز-الكوبالت الليثيوم هي القدرة على تعديل محتوى العناصر المستخدمة في الإنتاج، مما يسمح بتخصيص وتحسين أداء البطارية وخصائصها للتطبيقات التي تسعى لتخصيص وتحسين أداء البطارية.