الحزمه كامله لبطاريات الليثيوم ايون في الهواتف

البطاريات اليوم منتشرة في كل مكان اليوم لدرجة أنها غير مرئية لنا. الركض في السيارات والكاميرات الرقمية والطائرات بدون طيار والمصابيح والأدوات الميكانيكية والمحولات والسفن والقطارات والطائرات وطواحين الهواء وحتى في الأقمار الصناعية. العلم الأساسي وراء البطارية هو تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية تحتوي على ثلاثة مكونات رئيسية: الأنود والكاثود والإلكتروليت. مرت الثورة في البطارية على مر السنين من خلال عدة مراحل من التركيبات والتطبيقات الكيميائية. بدءًا من Voltaic Pile إلى خلية دانييل ، ثم من حمض الرصاص إلى بطارية النيكل كادميوم ، ثم تطور إلى البطارية القلوية ، وهيدريد النيكل المعدني (NiMH) ، ثم أخيرًا إلى بطارية ليثيوم أيون. هذه متوفرة بجميع الأشكال والأحجام حسب الحاجة بالإضافة إلى سعة الطاقة المعبأة.

العمل:

تتكون حزمة بطارية ليثيوم أيون من الجرافيت والأكسجين والمعدن وبالطبع الليثيوم ، والتي تعمل في دورة التفريغ والشحن. أثناء إنتاج الطاقة ، يعود الليثيوم إلى القطب الموجب عبر الإلكتروليت ، وأثناء الشحن ، تتحرك الأيونات إلى القطب الموجب الموجب. تتكرر هذه الدورة على مدار الوقت وتقلل من قوة الأيونات في توفير الشحنة الكهربائية. يحتوي الليثيوم أيون على 250 وات / كجم (واط / ساعة لكل كيلوجرام) من الطاقة بينما NiMH لديه 90 وات / كجم فقط. هذا فرق شاسع بالنسبة لبطارية قابلة لإعادة الشحن صغيرة ومحمولة وعديمة الضوضاء.

معلمات القلق:

المعلمات العشر التي يغطيها تطوير حزمة بطارية ليثيوم أيون هي طاقة محددة عالية ، وطاقة محددة ، وتكلفة معقولة ، وعمر أطول ، وأمان أفضل ، ونطاق تشغيل واسع لدرجة الحرارة ، وغير سام ، وشحن سريع ، وتفريغ ذاتي أقل وأطول مدة الصلاحية. في المراحل المبكرة ، كانت تكلفة بطارية Li-ion 3000 دولار لكل كيلوواط ساعة ، بينما كانت تكلفة بطارية الرصاص الحمضية 150 دولارًا لكل كيلوواط ساعة. ولكن على مر السنين ، نظرًا للفوائد المتعددة لحزمة بطارية Li-ion ، التي تزيد بمقدار 150 واط / كجم عن NiMH ، فإن التكلفة تنخفض بشكل كبير حيث تكلف الآن 150 دولارًا إلى 240 دولارًا لكل كيلوواط ساعة. هدف Tesla هو الوصول إلى 100 دولار لكل كيلوواط ساعة على حزم بطاريات ليثيوم أيون للسيارات.

حقبة جديدة:

في عام 2005 ، بلغ إجمالي مبيعات بطاريات الليثيوم أيون حوالي 4900 مليون دولار أمريكي ، بينما ارتفعت في عام 2015 إلى 15200 مليون دولار أمريكي ، حيث تم بيع 4800 مليون دولار أمريكي في السيارات وحدها. من المتوقع أن يصل إلى 10٪ من إجمالي عدد السيارات على الطريق لتكون بطاريات EVs بحلول عام 2020 من 0.3٪ اليوم وإلى 35٪ بحلول عام 2035. وهناك معدل نمو أعلى في الصين وأوروبا واليابان بالمقارنة مع الولايات المتحدة. تستهلك 1900TWh إحصائيًا لحزمة بطارية Li-ion بحلول عام 2035 ، وهو ما يعادل طاقة الولايات المتحدة بأكملها لمدة 160 يومًا.

المستقبل:

لا يزال هناك الكثير لتطوير تكنولوجيا البطاريات ، حيث لم نتوصل على مر السنين إلى أي شيء آخر غير حزم بطاريات الليثيوم أيون التي تم تكوينها بالتوازي أو على التوالي لتقديم الجهد المطلوب وكثافة الطاقة والسعة. من المؤكد أننا قمنا بتغيير المحتويات ونسبة مزيج المواد الخام لتعزيز القدرات ، ولكن لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يجب وضعه في تقنية البطارية. الهدف هو الوصول إلى أكثر من 700 واط / كجم إلى 400 واط / كجم نحن عليه اليوم. بحلول عام 2020 ، من المتوقع أن تحتوي 75٪ من البطاريات على الكوبالت ، في بعض القدرات على الأقل جنبًا إلى جنب مع أنودات أفضل وإلكتروليتات معززة.

على المدى الطويل ، ستكون حزمة بطارية أيون الليثيوم أرخص وأكثر كفاءة من البطاريات الحالية. علاوة على ذلك ، تعمل تقنية Lithium Air في الزراعة ، والتي يجب أن يكون لها كثافة طاقة 10 مرات من Li-ion. لن ينتهي عالم حزمة بطاريات أيونات الليثيوم خلال نصف القرن القادم على الأقل ، مما يجعلها أعلى منطقة نامية في مجال التكنولوجيا.