باتری صنعتی, انرژی های تجدیدپذیر, دانستنی های باتری

باتری لیتیومی چیست؟ – انواع باتری لیتیومی در 1405

منتشر شده در مانا باتری

خرداد 12, 1405

روشن اسفند 3, 1404

باتری لیتیومی چیست؟

در پاسخ به این پرسش که باتری لیتیومی چیست باید گفت که این نوع باتری یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی در جهان امروز است. باتری‌های لیتیومی با استفاده از یون‌های لیتیوم برای انتقال بار الکتریکی بین الکترودها کار می‌کنند و به دلیل چگالی انرژی بالا، وزن کم و طول عمر زیاد، به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای خانگی، صنعتی و سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر تبدیل شده‌اند.

در سال‌های اخیر، استفاده از باتری لیتیوم در لوازم خانگی، تجهیزات الکترونیکی، خودروهای برقی و سیستم‌های خورشیدی رشد چشمگیری داشته است. در این میان، باتری لیتیوم فسفات به عنوان یکی از ایمن‌ترین و پایدارترین انواع این فناوری شناخته می‌شود که توجه ویژه‌ای در بازار ایران و جهان به خود جلب کرده است.

انواع باتری لیتیومی

باتری های لیتیومی دارای 6 نوع اصلی هستند که هرکدام مزایا، معایب و کاربری مخصوص به خود را دارند. این باتری های لیتیومی نام خود را بر اساس ماده فعال خود می گیرند. به عنوان مسال باتری لیتیوم فسفات آهن، که یکی از انواع پر کاربرد است به همین طریق نام گذاری شده است. در عکس زیر می توانید درباره این 6 نوع باتری لیتیومی که با نام باتری لیتیوم یونی هم شناخته می شوند بیشتر بدانید و آنها را مقایسه کنید.

باتری لیتیوم فسفات آهن

باتری لیتیوم آهن فسفات که با نام باتری LFP هم شناخته می شود، دارای سلول های 3.2 ولتی است که یعنی از اتصال 4 تا از آنها یک باتری 12.8 ولتی حاصل می شود. نزدیک ترین باتری به این ولتاژ، باتری های 12 ولتی سرب اسیدی هستند. به بیان دیگر، باتری لیتیوم فسفات آهن جایگزین نسل جدید باتری های سرب اسیدی است، و در سیستم های برق اظطراری و انرژی خورشیدی کاربرد دارد.

مزایا

چندین ویژگی مهم در این باتری نهفته است که آنرا به یکی از محبوب ترین و پر تقاضا ترین باتری ها تبدیل کرده. مزایا اصلی این باتری دوام بالا، طول عمر باورنکردنی و امنیت آرامش بخش آن است. که به واسطه همین ویژگی ها، به کارگیری آن در مواردی که میزان زیادی برق لازم است بسیار معقول و پر طرفدار شده.

باتری های لیتیوم فسفات آهن به صورت عموم حدود 2000 چرخه را تحمل می کنند که به طرز چشمگیری از میانگین 800 چرخه‌ای باتری سرب اسیدی بیشتر است. همچنین برعکس باتری های سرب اسیدی، دشارژ عمیق بر روی طول عمر باتری لیتیومی تاثیر منفی چشمگیری نمی گذارد.

مقاومت داخلی این باتری به نسبت پایین است که باعث ثبات چشمگیر آن می شود.

معایب

معایب این باتری برعکس مزایای آن زیاد نیست، اما لازم به ذکر آن هستیم. اولین مشکل این باتری پایین بودن انرژی مخصوص آن است. که یعنی وزن آن سبت به میزان انرژی ذخیره پذیر، بالا است.

ایراد دوم آن حساسیت به دمای پایین است که یعنی در دما های پایین، بازده خود را از دست می دهد.

باتری لیتیوم کبالت اکسید

این باتری لیتیومی دارای انرژی مخصوص بالا و توان مخصوص پایین هستند. که این یعنی می توانند برای مدت طولانی کار کنند اما نمی توانند در زمان کوتاه جریان شدید تحویل دهند. این باتری ها در وسایل برقی کوچک مثل مبایل، تبلت و لپتاپ و دوربین ها استفاده می شوند، اما به دلیل قیمت بالا و امنیت پایین درحال خارج شدن از دور و جایگزین شدن با دیگر باتری های لیتیومی هستند.

مزایا

بزرگترین نقطه قوت باتری لیتیوم کبالت اکسید، تایم کارکرد بسیار بالای آنها است.

معایب

این باتری ها چندین ایراد چشمگیر دارند که باعث کاهش معقولیت آنها در سال های اخیر شده. طول عمر کوتاه، قیمت بالا به نسبت کارایی پایین، و امنیت و ثبات دمایی کم از معایب بزرگ این باتری هستند.

باتری لیتیوم منگنز اکسید

ساختار خاص این باتری لیتیومی باعث سه بعدی شدن فضای شیمیایی و درنتیجه بهبود جریان یون ها، کاهش مقاومت داخلی و افضایش ثبات و امنیت باتری می شود. این باتری در بزار برقی قابل حمل و صنعتی و همچنین در بعضی خودرو های الکتریکی استفاده می شود. لازم به ذکر است که نام علمی آن، باتری LMO می باشد.

مزایا

باتری LMO به دلیل توان مخصوص بالا می تواند جریان های کوتاه و شدید را به راحتی تحمل کند و همچنین ثبات دمایی نسبتا زیادی دارد. که یعنی بهترین انتخاب برای ابزار برقی است.

معایب

تنها مشکل این باتری لیتیومی طول عمر پایین نسبت به دیگر باتری های لیتیومی است. طول عمر آنها تقریبا برابر با طول عمر باتری های سرب اسیدی، یعنی حدودا 400 تا 700 چرخه است.

باتری لیتیوم NMC

باتری‌های لیتیوم نیکل منگنز کبالت اکسید (NMC) مزایای سه عنصر اصلی مورد استفاده در کاتد: نیکل، منگنز و کبالت را با هم ترکیب می‌کنند. نیکل به خودی خود انرژی ویژه بالایی دارد اما پایدار نیست. منگنز فوق‌العاده پایدار است اما انرژی ویژه پایینی دارد. ترکیب آنها منجر به یک ترکیب شیمیایی پایدار با انرژی ویژه بالا می‌شود. مشابه باتری‌های LMO، باتری‌های NMC در ابزارهای برقی و همچنین سیستم‌های انتقال قدرت الکترونیکی برای دوچرخه‌های برقی، اسکوترها و برخی وسایل نقلیه الکتریکی محبوب هستند.

مزایا

مزایای باتری‌های NMC شامل چگالی انرژی بالا و چرخه عمر طولانی‌تر با هزینه کمتر نسبت به باتری‌های پایه کبالت است. آن‌ها همچنین پایداری حرارتی بالاتری نسبت به باتری‌های LCO دارند که آن‌ها را در کل ایمن‌تر می‌کند.

معایب

عیب اصلی باتری‌های NMC این است که ولتاژ پایین‌تری نسبت به باتری‌های کبالت دارند.

باتری لیتیوم NCA

باتری‌های لیتیوم نیکل کبالت اکسید آلومینیوم (NCA) انرژی ویژه بالا، توان ویژه مناسب و چرخه عمر طولانی ارائه می‌دهند. این بدان معناست که آنها می‌توانند جریان نسبتاً بالایی را برای مدت طولانی ارائه دهند. توانایی عملکرد در کاربردهای پربار با عمر باتری طولانی، باتری NCA را در بازار خودروهای الکتریکی محبوب کرده است. به طور خاص، NCA باتری مورد نظر خودروهای برقی تسلا است.

مزایا

بزرگترین مزایای باتری لیتیوم NCA انرژی بالا و طول عمر مناسب است.

معایب

با فناوری باتری لیتیومی NCA، باتری‌ها به اندازه اکثر فناوری‌های لیتیومی دیگر ایمن نیستند و در مقایسه با آنها گران‌تر می باشند.

باتری لیتیوم تیتانات

تمام انواع باتری لیتیومی قبلی که در مورد آنها صحبت کردیم، از نظر ترکیب شیمیایی ماده کاتد منحصر به فرد هستند. باتری‌های لیتیوم تیتانات (LTO) گرافیت موجود در آند را با لیتیوم تیتانات جایگزین می‌کنند و از LMO یا NMC به عنوان شیمی کاتد استفاده می‌کنند. نتیجه، یک باتری بسیار ایمن با طول عمر بالا است که سریع‌تر از هر نوع باتری لیتیومی دیگری شارژ می‌شود.

بسیاری از کاربردها از باتری‌های LTO استفاده می‌کنند. وسایل نقلیه الکتریکی و ایستگاه‌های شارژ، منابع تغذیه بدون وقفه، ذخیره‌سازی انرژی بادی و خورشیدی، چراغ‌های خیابانی خورشیدی، سیستم‌های مخابراتی و تجهیزات هوافضا و نظامی تنها برخی از موارد استفاده از آنها هستند.

مزایا

باتری لیتیوم تیتانات مزایای زیادی از جمله شارژ سریع، دمای عملیاتی بسیار گسترده، طول عمر بالا و ایمنی عالی به دلیل پایداری‌شان ارائه می‌دهند.

معایب

باتری لیتیوم تیتانات چند مانع مهم دارد که باید بر آنها غلبه کنند. آنها چگالی انرژی پایینی دارند، به این معنی که در مقایسه با برخی دیگر از فناوری‌های لیتیومی، مقدار انرژی کمتری را نسبت به وزن خود ذخیره می‌کنند. علاوه بر این، آنها بسیار گران هستند.