5 تفاوت اصلی بین باتری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

در دنیای متحرک و وابسته به انرژی ما، باتری ها به قهرمانان گمنام زندگی روزمره ما تبدیل شده اند. باتری های لیتیوم یون (Li-ion) و لیتیوم پلیمر (Li-poly) از رایج ترین فناوری های باتری هستند.

این دو نیروگاه، الکترونیک قابل حمل، وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره انرژی تجدیدپذیر را متحول کرده اند. اما چه چیزی آنها را متمایز می کند؟ و چگونه اختراع شدند؟ در این وبلاگ، تفاوت‌های بین باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر را بررسی می‌کنیم و ترکیب منحصربه‌فرد، انعطاف‌پذیری، عملکرد و موارد دیگر را بررسی می‌کنیم.

تاریخچه باتری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

باتری های لیتیوم یون

در حالی که مردم در دهه 1960 شروع به آزمایش با باتری های لیتیوم یونی کردند، تا سال 1974 بود که M. Stanley Whittingham به پیشرفت قابل توجهی دست یافت. ویتینگهام تصمیم گرفت از یک کاتد دی سولفید تیتانیوم و یک آند لیتیوم-آلومینیوم استفاده کند که به این معنی بود که باتری چگالی انرژی بالایی دارد و قابل شارژ است. با این حال، ثابت شد که کار کردن با این مواد چالش برانگیز است و نگرانی‌های ایمنی زیادی را ایجاد کرد. در سال 1980، John B. Goodenough با استفاده از اکسید کبالت لیتیوم به عنوان کاتد به جای دی سولفید تیتانیوم آزمایش کرد – این منجر به دو برابر شدن انرژی در باتری شد. پنج سال بعد، آکیرا یوشینو راهی برای ایمن تر و پایدارتر شدن باتری ایجاد کرد و اولین نمونه اولیه باتری لیتیوم یونی را ساخت. از طریق این ترکیب کار، این سه مرد بعداً جایزه نوبل شیمی 2019 را به خاطر کارشان در ساخت باتری لیتیوم یونی دریافت کردند. باتری‌های لیتیوم یونی در محصولاتی مانند چراغ قوه، پاور بانک، ابزار برقی و غیره استفاده می‌شوند.

باتری های لیتیوم پلیمری

باتری های لیتیوم پلی تقریباً همزمان با ایجاد سلول های لیتیوم-یون و لیتیوم-فلز اختراع شدند. موفقیت بزرگ آنها در سال 1991 بود که سونی اولین سلول Li-poly را با استفاده تجاری ایجاد کرد. پس از آن، افراد بیشتری شروع به آزمایش با شکل هایی کردند که باتری های لیتیوم پلی اتیلن می توانند در آنها تولید شوند، به همین دلیل است که آنها اکنون در محصولات بسیار متنوعی مانند ساعت، هدفون و موارد دیگر استفاده می شوند.

انعطاف پذیری

یکی از مزیت های باتری های لیتیوم پلیمری انعطاف پذیری آنهاست. برخلاف ساختار سفت و سخت باتری‌های لیتیوم یون، الکترولیت پلیمری و مواد بسته‌بندی انعطاف‌پذیر باتری‌های نازک‌تر و سبک‌تر را امکان‌پذیر می‌کنند. این انعطاف‌پذیری ادغام در دستگاه‌های منحنی یا نامنظم مانند ساعت‌های هوشمند و ردیاب‌های سلامت پوشیدنی را تسهیل می‌کند. نایت کور از باتری‌های لیتیوم پلیمری در محصولاتی مانند چراغ‌های جلو NU25 و چراغ/پاوربانک دوربین SCL10 استفاده می‌کند.

عملکرد

باتری های لیتیوم یونی در مقایسه با باتری های لیتیوم پلیمری چگالی انرژی بیشتری دارند. این بدان معناست که آنها می توانند انرژی بیشتری را در واحد حجم یا وزن ذخیره کنند و برای کاربردهای با ظرفیت بالا مانند وسایل نقلیه الکتریکی و لپ تاپ ایده آل هستند.

باتری‌های لیتیوم پلیمری قابلیت شارژ سریع‌تری دارند، می‌توانند جریان‌های شارژ بالاتری را تحمل کنند و نرخ‌های خود تخلیه کمتری را نشان می‌دهند و کارایی کلی را بهبود می‌بخشند.

امنیت

ایمنی یک نکته اساسی در فناوری باتری است. در حالی که هر دو باتری لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر به طور کلی ایمن هستند، اما پروفایل های ایمنی متفاوتی دارند. باتری های لیتیوم پلی به دلیل داشتن الکترولیت جامد یا ژل مانند که خطر نشت یا احتراق را کاهش می دهد ذاتا پایدارتر هستند. علاوه بر این، مواد بسته بندی انعطاف پذیر مورد استفاده در باتری های لیتیوم پلیمری می توانند پایداری مکانیکی بهتری داشته باشند و احتمال آسیب فیزیکی یا سوراخ شدن را کاهش دهند.

برای اطمینان از ایمنی، باتری‌های لیتیوم یون دارای مدارهای محافظ داخلی هستند که دما، ولتاژ و جریان را کنترل می‌کنند و به جلوگیری از شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد و افزایش بیش از حد دما کمک می‌کنند. این مدارهای حفاظتی خطر فرار حرارتی را به حداقل می رساند و یک لایه ایمنی اضافی را فراهم می کند.

توجه به این نکته مهم است که ایمنی هر دو نوع باتری به شدت به عواملی مانند شارژ مناسب، شرایط استفاده مناسب، اجتناب از آسیب فیزیکی و استفاده از شارژرها یا دستگاه های تایید شده بستگی دارد. صرف نظر از نوع باتری، پیروی از دستورالعمل‌های توصیه‌شده و بهترین شیوه‌های ذخیره‌سازی، شارژ و جابجایی برای اطمینان از عملکرد ایمن بسیار مهم است.

هزینه

باتری‌های لیتیوم یونی برای چندین دهه در تولید تجاری بوده‌اند و از صرفه‌جویی در مقیاس، پیشرفت‌های تحقیقاتی و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید بهره‌مند شده‌اند. در نتیجه، تولید باتری های لیتیوم یون بسیار کارآمد و مقرون به صرفه شده است. استفاده گسترده از باتری‌های لیتیوم یونی در صنایع مختلف، مانند وسایل الکترونیکی مصرفی و وسایل نقلیه الکتریکی، به دلیل افزایش حجم تولید و رقابت بین تولیدکنندگان، هزینه‌ها را کاهش داده است.

در مقایسه، باتری‌های لیتیوم پلیمری معمولاً هزینه‌های تولید بالاتری نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی دارند. فرآیند تولید باتری های لیتیوم پلیمری پیچیده تر است و به مراحل اضافی و تجهیزات تخصصی نیاز دارد. این پیچیدگی‌های اضافی در ساخت باعث افزایش هزینه‌های تولید باتری‌های Li-poly در مقایسه با باتری‌های Li-ion می‌شود.

خلاصه

در حالی که هر دو باتری لیتیوم-یون و لیتیوم-پلیمر ترکیب شیمیایی اساسی یکسانی دارند و راه حل های قابل حمل قابل اعتماد ارائه می دهند، اما ویژگی های متمایزی دارند که آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند. باتری‌های لیتیوم یونی از نظر چگالی انرژی و مقرون به صرفه بودن برتر هستند و آنها را به گزینه‌ای برای خودروهای الکتریکی و دستگاه‌های با ظرفیت بالا تبدیل می‌کند. از سوی دیگر، باتری‌های لیتیوم پلیمری انعطاف‌پذیری، ایمنی افزایش یافته و قابلیت‌های شارژ سریع‌تر را ارائه می‌کنند، که آنها را برای دستگاه‌های فشرده و سبک وزن، فناوری پوشیدنی و برنامه‌هایی که نیاز به فرم سفارشی‌تری دارند، ایده‌آل می‌کند.