ما هو مبدأ عمل بطارية الليثيوم؟

العديد من العملاء لا يفهمون مبدأ العملبطاريات الليثيوم. تجمع هذه المقالة بين خصائص الإلكترونيات وأيونات الليثيوم للحديث عن المعرفة المتعلقة بها.

ما هو مبدأ عمل بطارية الليثيوم؟

مبدأ العملبطاريات الليثيومتم تطويره من خلال الاستفادة من خصائص "أيونات الليثيوم يمكنها حمل الإلكترونات". تُصنع بطاريات الليثيوم بشكل عام من "مركبات الليثيوم" و"مواد كربونية"، ويمكن إقحام أو إلغاء تداخل أيونات الليثيوم في هاتين المادتين. خلال عملية هذه الظاهرة، سوف تهاجر الإلكترونات أيضًا مع أيونات الليثيوم. يمكن فهم هذه العملية على أنها عملية شحن البطارية وتفريغها. يختلف الهيكل الداخلي والمواد والتكنولوجيا المطبقة، وهذا سيحدد الأداء العام للبطارية، وخاصة بطارية الليثيوم.

عملية الشحن والتفريغ

كما نعلم جميعًا، تنقسم البطاريات إلى أقطاب موجبة وسالبة. يتكون القطب الموجب عمومًا من مادة "مركب الليثيوم"، بينما يتكون القطب السالب من "مادة الكربون". المناطق التي يوجد فيها القطب الموجب والقطب السالب غير متصلة. سيكون هناك فاصل وإلكتروليت في المنتصف. بناءً على الاختلاف في العلامة التجارية للبطارية وهيكلها وتكنولوجيا التطبيق، سيتغير الهيكل العام للبطارية وحجمها وتوزيعها الداخلي قليلاً. تتولد أيونات الليثيوم بشكل عام في منطقة القطب الموجب، ثم تحمل الإلكترونات عبر الإلكتروليت إلى منطقة القطب السالب، ويحدث الإقحام. هذه الظاهرة قابلة للعكس، وهي ما يسمى بعملية الشحن والتفريغ، مما يعني أن أيونات الليثيوم الموجودة في منطقة القطب السالب يمكن أن تعود أيضًا إلى منطقة القطب الموجب، وهو ما يسمى إزالة التداخل.

عادة يطلق الناس على أيونات الليثيوم التي تحمل الإلكترونات إلى منطقة القطب السالب اسم الشحن، والعكس من القطب السالب إلى القطب الموجب، وهو ما يسمى بالتفريغ، ولكن هناك نقطة أخرى لا يمكن تجاهلها، وهي أنه لا بد من وجود "التحميل" في دائرة الدورة بأكملها، وهو ما يسمى بجهاز استهلاك الطاقة.

هيكل بطارية الليثيوم

إذا نظرت عن كثب إلى هيكل بطارية الليثيوم، فهي أكثر تعقيدًا، ولكن إذا نظرت إلى الهيكل الكبير، فيمكن تقسيمها إلى ثلاثة أجزاء، وتنقسم عادةً إلى منطقة القطب الموجب، وهي أيضًا المنطقة التي تتجمع فيها أيونات الليثيوم. يتم توليدها ومغادرتها، ومنطقة القطب السالب هي أيضًا المنطقة التي يتم فيها إقحام أيونات الليثيوم أو إلغاء إقحامها.
ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن إقحام أيونات الليثيوم أو إلغاء تداخلها عند القطب الموجب، لكن القطب الموجب والقطب السالب لا يتواصلان مع بعضهما البعض (توجد قنوات متعددة يمكن أن تمر من خلالها أيونات الليثيوم)، ويوجد الحجاب الحاجز، وهو المنحل بالكهرباء (هذا ليس صحيحا، من أجل الفهم)، فقط أيونات الليثيوم التي تحمل الإلكترونات يمكنها التنقل في المنحل بالكهرباء ونقل الإلكترونات ذهابًا وإيابًا.

ترتبط ظاهرة انتفاخ البطارية التي تحدث في الحياة اليومية أيضًا بمكوك أيونات الليثيوم. إذا حملت أيونات الليثيوم عددًا كبيرًا من الإلكترونات إلى منطقة القطب السالب، وإذا تعذر تخزين أيونات الليثيوم المشحونة هذه، فسيحدث الشحن الزائد والانتفاخ. وإلا فإنه سيتم الإفراط في التفريغ. ورغم أن الاتجاه إيجابي وسلبي، إلا أن المبدأ واحد.

خاتمة:مبدأبطاريات الليثيومهي نفس بطاريات الرصاص الحمضية والنيكل، ولكن بعد سنوات من البحث، وجد أن أيونات الليثيوم أكثر ملاءمة كوسيط لنقل الإلكترونات من مواد الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة في البطاريات الأخرى.