باتری های لیتیوم یونی چگونه کار می کند؟

باتری های لیتیوم یون روزانه زندگی میلیون ها انسان را تحت تاثیر قرارداده اند. از لپ تاپ ها و تلفن های همراه گرفته تا اتومبیل های برقی و هیبریدی ، این فناوری به دلیل وزن سبک ، تراکم انرژی بالا و قابلیت شارژ مجدد هر روز به محبوبیت آن اضافه می شود.

اصول اولیه

یک باتری از آند ، کاتد ، جدا کننده ، الکترولیت و دو جمع کننده جریان (مثبت و منفی) تشکیل شده است که آند و کاتد لیتیوم را ذخیره می کنند. الکترولیت یون های لیتیوم با بار مثبت را از آند به کاتد و بالعکس از طریق جدا کننده حمل می کند. حرکت یون های لیتیوم باعث ایجاد الکترون های آزاد در آند می شود که باعث ایجاد بار در جمع کننده جریان مثبت می شود. سپس جریان الکتریکی از کلکتور جریان از طریق دستگاهی که در حال تغذیه است (تلفن همراه ، کامپیوتر و …) به کلکتور منفی جریان می یابد و جدا کننده جریان الکترون ها را در داخل باتری مسدود می کند.

شارژ / تخلیه

در حالی که باتری در حال تخلیه و تأمین جریان الکتریکی است ، آند با آزاد سازی یون های لیتیوم به کاتد ، جریان الکترون ها را از یک طرف به طرف دیگر تولید می کند. هنگام اتصال دستگاه ، عکس این اتفاق می افتد: یون های لیتیوم توسط کاتد آزاد می شوند و توسط آند دریافت می شوند.

تراکم انرژی در مقابل تراکم قدرت

دو مفهوم رایج مرتبط با باتری ها چگالی انرژی و چگالی توان هستند.

تراکم انرژی بر حسب وات ساعت بر کیلوگرم اندازه گیری می شود و مقدار انرژی است که باتری می تواند نسبت به جرم خود ذخیره کند.

چگالی توان بر حسب وات بر کیلوگرم اندازه گیری می شود و مقدار نیرویی است که می تواند با توجه به جرم آن توسط باتری تولید شود. بطور مثال می توان برای ترسیم یک تصویر واضح تر ، تخلیه استخر در نظر گرفت. تراکم انرژی مشابه اندازه استخر است در حالیکه چگالی توان با تخلیه هرچه سریعتر استخر قابل مقایسه است.