بطارية ليثيوم أيون:إنها نوع من البطاريات التي تستخدم مواد يمكن أن تخضع لتفاعلات إدخال/استخلاص أيون الليثيوم كمواد نشطة قطبية موجبة وسالبة، وتستخدم إلكتروليتات عضوية أو إلكتروليتات بوليمر تحتوي على أملاح الليثيوم. وهي بطارية ثانوية (أي بطارية قابلة لإعادة الشحن) تعتمد بشكل أساسي على حركة أيونات الليثيوم بين القطبين الموجب والسالب لتعمل.
خلية:يشير إلى الجهاز والوحدة الأساسية التي تحول الطاقة الكيميائية مباشرة إلى طاقة كهربائية، والمعروفة أيضًا باسم خلية البطارية. وهو المكون الأساسي الذي يتكون منه البطارية، ويولد الطاقة الكهربائية من خلال التفاعلات الكيميائية الداخلية.
خلية الليثيوم:نوع من البطاريات يستخدم معدن الليثيوم أو سبيكة الليثيوم كمادة إلكترود موجب/سلبي ومحلول إلكتروليت غير مائي. من بينها، بطاريات الليثيوم أيون (LIBs) هي الأكثر استخدامًا. أنها لا تحتوي على الليثيوم المعدني، ولكنها تستخدم أكاسيد فلز سبائك الليثيوم كمواد إلكترود موجبة والجرافيت كمواد إلكترود سالبة، وتحقق نقل أيون الليثيوم من خلال إلكتروليتات غير مائية.
الخلية الأولية:جهاز يولد تيارًا كهربائيًا من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، والذي يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية عن طريق استغلال فرق جهد القطب بين الأقطاب الكهربائية.
الخلية الثانوية:جهاز كهروكيميائي يمكنه تخزين الطاقة الكيميائية وإطلاق الطاقة الكهربائية عند الضرورة. يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية أثناء الشحن وتخزينها، ومن ثم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية أثناء التفريغ للإخراج.
خلية الوقود:جهاز يقوم بتحويل الطاقة الكيميائية للوقود والمادة المؤكسدة (الأكسجين عادة) مباشرة إلى طاقة كهربائية من خلال التفاعلات الكهروكيميائية. لا تقتصر عملية التحويل هذه على دورة كارنو، وبالتالي فهي تتمتع بكفاءة عالية في تحويل الطاقة.
الخلية القلوية:بطارية تستخدم التفاعل الكيميائي بين الزنك وثاني أكسيد المنغنيز لتوليد الطاقة الكهربائية. يمكن أن تكون بطارية أساسية أو ثانوية. السمة الرئيسية لهذا النوع من البطاريات هي أن المنحل بالكهرباء قلوي، وعادة ما يستخدم محلول مائي من هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) كإلكتروليت، ومن هنا جاء اسم "البطارية القلوية".
الخلية الجافة:تُعرف أيضًا باسم البطارية الأساسية، وهي نوع من البطاريات الفولتية التي تستخدم مادة ماصة معينة (مثل نشارة الخشب أو الجيلاتين) لتحويل محتوياتها إلى عجينة لا تفيض، من أجل توليد تيار مباشر.
خلية إلكتروليتية صلبة:إنها نوع من البطاريات التي تستخدم الإلكتروليتات الصلبة بدلاً من الإلكتروليتات السائلة التقليدية. وفقًا لدرجة التصلب، يمكن تقسيم بطاريات الحالة الصلبة إلى بطاريات شبه صلبة وجميع بطاريات الحالة الصلبة. تعمل بطاريات الحالة شبه الصلبة على تقليل كمية الإلكتروليت المستخدمة على أساس بطاريات الحالة السائلة وزيادة استخدام الإلكتروليتات المركبة؛ تقوم جميع بطاريات الحالة الصلبة بإزالة الإلكتروليت الأصلي تمامًا وتستخدم إلكتروليتات صلبة، مع فصل الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة بأغشية رقيقة.
جميع بطاريات الليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة القابلة لإعادة الشحن:كما يوحي الاسم، فهي تشير إلى بطارية ليثيوم أيون تكون فيها الأقطاب الكهربائية (الأقطاب الموجبة والسالبة) والإلكتروليت في حالة صلبة. يتكون هذا النوع من البطاريات من ثلاثة أجزاء: مادة القطب الموجب، والإلكتروليت الصلب، ومادة القطب السالب، ولا تحتوي على أي مكونات سائلة. يتكون القطب الموجب عادة من معدن الليثيوم أو مركبات أيون الليثيوم، بينما يتكون القطب السالب من مواد الكربون أو أملاح تيتانات الليثيوم. تتكون الإلكتروليتات الصلبة من مواد صلبة غير عضوية مثل الأكاسيد أو الكبريتيدات أو الفوسفات.
بطارية ليثيوم أيون جل بوليمر قابلة لإعادة الشحن:إنها نوع من بطاريات الليثيوم أيون التي تستخدم إلكتروليت بوليمر هلامي كوسيلة للتوصيل الأيوني. هذا النوع من البطاريات يشبه من الناحية الهيكلية بطاريات الليثيوم أيون السائلة، ولكن الفرق الرئيسي يكمن في المنحل بالكهرباء. يتكون إلكتروليت البوليمر الهلامي من خليط من البوليمر والملح، ويمكن إضافة مواد ملدنة ومواد مضافة أخرى لتحسين التوصيل الأيوني. يمكن أن يكون المنحل بالكهرباء "جافًا" أو "غروانيًا"، ومعظمه عبارة عن إلكتروليتات هلامية بوليمرية.
بطارية ليثيوم أيون نصف الحالة الصلبة:يشير إلى بطارية لا يحتوي فيها أحد القطبين على إلكتروليت سائل بينما يحتوي القطب الآخر على إلكتروليت سائل، أو حيث تمثل كتلة أو حجم الإلكتروليت الصلب في خلية واحدة نصف إجمالي كتلة أو حجم الإلكتروليت في الخلية. يجمع هذا النوع من البطاريات بين بعض خصائص البطاريات السائلة والبطاريات الصلبة، مع الحفاظ على الموصلية الأيونية العالية للبطاريات السائلة بينما يتمتع أيضًا بسلامة عالية وثبات هيكلي لبطاريات الحالة الصلبة.
خلية عملة ليثيوم أيون:تُعرف أيضًا باسم خلية عملة الليثيوم أيون أو بطارية الزر، وهي نوع من البطاريات ذات أبعاد خارجية صغيرة وقطر كبير وسمك رفيع. يعتمد مبدأ العمل على الإدخال العكسي واستخراج أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة. أثناء الشحن، يتم فصل أيونات الليثيوم من مادة القطب الموجب، والانتقال إلى القطب السالب من خلال المنحل بالكهرباء، ودمجها في مادة القطب السالب؛ أثناء التفريغ، تتحرر أيونات الليثيوم من القطب السالب وتعود إلى القطب الموجب عبر الإلكتروليت، بينما تتدفق الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب عبر دائرة خارجية، مما يولد طاقة كهربائية.
جيلي رول:لفة الهلام عبارة عن هيكل أنبوبي يستخدم لدعم وحماية المواد المدرفلة، وعادة ما تكون أسطوانية أو مخروطية الشكل.
يمكن للخلية:باعتبارها مكونًا مهمًا للبطارية، فهي تستخدم بشكل أساسي لتعبئة وحماية المنحل بالكهرباء والأقطاب الكهربائية داخل البطارية.
غطاء الخلية:هو غطاء مصمم خصيصًا للبطاريات، وظيفته الأساسية هي حماية الهيكل الداخلي والدوائر الكهربائية للبطارية، ومنع العوامل الخارجية مثل الغبار أو الرطوبة أو غيرها من الملوثات من الدخول إلى البطارية، وبالتالي التأثير على التشغيل الطبيعي للبطارية . يتم تثبيته عادةً على الجزء العلوي أو الجانبي من البطارية لضمان آلية الختم أو القفل الداخلي.
مركب ختم الغطاء:مادة كيميائية أو خليط يستخدم خصيصًا لإغلاق فتحة غلاف البطارية. وتشمل وظائفها الرئيسية حماية الجزء الداخلي للبطارية، وتوفير الختم، وتعزيز سلامة البطارية.
القطب:وهو جهاز تجريبي يستخدم للكشف عن الإشارات الكهربائية وإجراء التحفيز الكهربائي وتسجيل نشاط الخلايا العصبية. يتم استخدامه على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل التكنولوجيا الحيوية والمعدات الطبية والمنتجات الإلكترونية والسيارات. وفقًا لوظائفها وطرق استخدامها المختلفة، يمكن تقسيم صفائح الأقطاب الكهربائية إلى أنواع مختلفة، مثل أقطاب التسجيل، وأقطاب التحفيز الكهربائي، والأقطاب الكهربائية المرجعية، وأقطاب التأريض، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، وفقًا للمواد والاستخدامات المختلفة، يمكن أن تكون صفائح الأقطاب الكهربائية وتنقسم كذلك إلى أنواع مختلفة مثل صفائح القطب الكهربائي ذاتية اللصق، وألواح قطب السيليكون، وألواح القطب الكهربائي الموصلة، وألواح القطب الكهربائي غير المنسوجة، وما إلى ذلك.
القطب الموجب:يشير عادةً إلى قطب كهربائي ذو إمكانات عالية يحتوي على مواد فعالة تخضع لتفاعلات الاختزال أثناء التفريغ. وهو مكون رئيسي يستخدم في بطاريات الليثيوم أيون لتخزين وإطلاق أيونات الليثيوم.
القطب السلبي:يشير عادةً إلى قطب كهربائي ذو إمكانات عالية يحتوي على مواد فعالة تخضع لتفاعلات الاختزال أثناء التفريغ. في البطارية، القطب السالب هو النهاية ذات الإمكانات الأقل. أثناء التفريغ، يطلق القطب السالب إلكترونات ويستقبل أيونات الليثيوم من القطب الموجب.
فوسفات الليثيوم الحديدية:وهي مادة قطب كهربائي لبطاريات الليثيوم أيون، مع الصيغة الكيميائية LiFePO4 (LFP). إنها تتميز بمزايا كثافة الطاقة العالية، السلامة العالية، والعمر الطويل.
النيكل والكوبالت والمنغنيز:منغنيز النيكل والكوبالت هو مادة قطب كهربائي موجب ثلاثي رئيسية لبطاريات الليثيوم أيون، مع الصيغة الكيميائية LiNixCoyMn1-x-yO2. تتمتع بقدرة محددة أعلى وتكلفة أقل من مواد القطب الموجب للوحدة. يعد أكسيد كوبالت الليثيوم أحد أكثر مواد البطاريات استخدامًا على نطاق واسع، لكن موارد الكوبالت أصبحت نادرة ومكلفة بشكل متزايد، وهناك مخاطر تتعلق بالسلامة في استخدام بطاريات أكسيد كوبالت الليثيوم.
مادة الجرافيت القطب السالب:نظرًا للتوصيل الممتاز والثبات الكيميائي، فقد أصبحت واحدة من مواد الأقطاب الكهربائية السلبية الأكثر استخدامًا في بطاريات الليثيوم أيون. يمكنه إدخال وإزالة أيونات الليثيوم بشكل عكسي، وبالتالي تحقيق تخزين وإطلاق الطاقة الكهربائية أثناء عملية الشحن والتفريغ. التركيب البلوري للجرافيت مستقر، مع تباعد جزيئي كبير متوافق مع إدخال وتجريد أيونات الليثيوم. وفي الوقت نفسه، توفر مساحة السطح المحددة الكبيرة سطحًا كبيرًا للتفاعل الكهروكيميائي، مما يساعد على تحسين كثافة الطاقة وكثافة طاقة البطاريات.
الكربون الصلب:الكربون الصلب هو الكربون الذي لا ينجراف بعد المعالجة بدرجة حرارة عالية، ويكون ترتيبه البلوري الداخلي مضطربًا بسبب التباعد الكبير بين الطبقات. يسمح هذا الهيكل الفريد للقطب السالب من الكربون الصلب بتخزين المزيد من الشحن بنفس الحجم، وبالتالي تحسين كثافة الطاقة وقوة التحمل للبطارية.
الكربون الناعم:يشير إلى الكربون غير المتبلور الذي يمكن جرافيته تحت ظروف درجات الحرارة المرتفعة (عادةً أكبر من 2500 درجة). تتميز المواد الكربونية اللينة ببلورة أقل (أي درجة الجرافيت) وقدرة محددة عكسية أعلى، بشكل عام أكبر من 300 مللي أمبير/جرام. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع المواد الكربونية اللينة أيضًا بتوافق جيد مع الإلكتروليتات، مما يساعد على تحسين استقرار دورة البطاريات.
فاتورة غير مدفوعة:وهو موصل معدني في البطارية يقوم بإخراج الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة من داخل الخلية. شكلها يشبه "الأذن" ومن هنا جاءت تسميتها. تتكون Ji'er عادة من شريط معدني وشريط مطاطي. يتم استخدام الشريط المعدني للتوصيل، بينما يلعب الشريط المطاطي دورًا في الختم والتوصيل.
الموثق:يُعرف أيضًا باسم عامل اللصق أو الربط، وهو عبارة عن مادة يمكنها ربط مادتين أو أكثر معًا بإحكام من خلال التفاعلات الفيزيائية أو الكيميائية. خليط يتكون عادة من مكونات متعددة، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر المواد الأساسية.
مذيب:يشير مذيب درجة البطارية إلى مركبات عضوية عالية النقاء تستخدم لتحضير محاليل الإلكتروليت في البطاريات. باعتبارها حاملًا للإلكتروليتات، يمكن للمذيبات إذابة أملاح الإلكتروليتات وتعزيز التوصيل الأيوني بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة للبطارية، وبالتالي ضمان التشغيل والأداء الطبيعي للبطارية.
عامل موصل:مادة موصلة تضاف أثناء تصنيع القطب الكهربائي لضمان أداء جيد للشحن والتفريغ للقطب الكهربائي. إنه يلعب دورًا في جمع التيارات الدقيقة بين المواد الفعالة وبين المواد الفعالة ومجمعات التيار، مما يقلل من مقاومة التلامس للأقطاب الكهربائية، ويسرع معدل حركة الإلكترونات، ويحسن بشكل فعال معدل هجرة أيونات الليثيوم في مواد الأقطاب الكهربائية، وبالتالي تحسين الشحن و كفاءة تفريغ الأقطاب الكهربائية.
المضافة:يمكن تصنيف إضافات بطاريات الليثيوم إلى أنواع مختلفة بناءً على وظائفها وتأثيراتها، بما في ذلك بشكل رئيسي إضافات تشكيل الفيلم، والإضافات الوظيفية، وإضافات السلامة، وما إلى ذلك.
- مادة مضافة لتشكيل الفيلم
تعريف:يتم استخدامه بشكل أساسي لتشكيل غشاء إلكتروليت صلب مستقر وكثيف (SEI) على سطح الأقطاب الكهربائية لمنع الاتصال المباشر بين الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات، وبالتالي تجنب دوائر القصر الداخلية في البطاريات.
الأنواع الشائعة:مثل كربونات الإيثيلين (EC)، كربونات البروبيلين (PC)، إلخ.
- إضافات وظيفية
تعريف:يستخدم بشكل أساسي لتحسين أداء معين للبطاريات، مثل زيادة سعة البطارية، وتحسين كفاءة شحن البطارية وتفريغها، وزيادة عمر دورة البطارية.
الأنواع الشائعة:تشمل المواد الخافضة للتوتر السطحي، وعوامل الريولوجيا، ومعززات الجسيمات، وعوامل الترطيب والتشتيت، وما إلى ذلك.
- إضافات السلامة
تعريف:تستخدم بشكل أساسي لتحسين أداء سلامة البطاريات، مثل مثبطات اللهب، والعوامل المقاومة للانفجار، وما إلى ذلك.
الأنواع الشائعة:مثل LiAlO2، LiBOB، LiPF6، إلخ.
رقائق النحاس:رقائق النحاس لبطاريات الليثيوم عبارة عن رقائق نحاس معدنية يتم إنتاجها عن طريق التحليل الكهربائي ومعالجتها السطحية بمواد خام النحاس. سمك عادة ما يكون أقل من 18 ميكرون، ورقائق النحاس الأكثر استخداما أقل من 12 ميكرون. إنه بمثابة حامل للمواد النشطة للإلكترود السالب ومجمع تيار لجمع إلكترونات الأقطاب السالبة وتوصيلها في بطاريات الليثيوم أيون، مما له تأثير كبير على عملية تصنيع الأقطاب السالبة والأداء الكهروكيميائي لبطاريات الليثيوم أيون.
رقائق الألومنيوم:تشير رقائق الألومنيوم لبطارية أيون الليثيوم إلى رقائق القطب الموجب لبطاريات الليثيوم أيون، وهي عبارة عن رقائق قطب كهربائي موجب غير معدلة يبلغ سمكها حوالي 0.01 مم، والمعروفة أيضًا برقائق الألومنيوم المجمعة الحالية. يعد المجمع الحالي أحد المكونات الأساسية لبطاريات الليثيوم، وتتمثل وظيفته الرئيسية في جمع التيار الناتج عن المادة النشطة للبطارية من أجل تكوين خرج تيار أكبر إلى الخارج، بينما يتطلب أيضًا اتصالًا كافيًا بالمادة النشطة . في بطاريات الليثيوم، غالبًا ما يتم استخدام رقائق الألومنيوم كمجمع تيار كهربائي إيجابي بسبب موصليتها الممتازة، وليونتها، ومقاومتها للتآكل.
عازل الحشية السفلية:كما يوحي الاسم، فهي حشية موجودة في الجزء السفلي من بطارية الليثيوم. يتم استخدامه بشكل أساسي لملء الفجوات داخل البطارية الناتجة عن الاختلافات في الحجم والمواد بين المكونات، مما يحسن قابلية الضغط وأداء السلامة للبطارية. على وجه التحديد، تشمل وظائف الحشيات السفلية لبطارية الليثيوم بشكل أساسي الختم والعزل والتثبيت وامتصاص الصدمات.
الشريط:إنه شريط حساس للضغط يستخدم على نطاق واسع في عملية الإنتاج الوسيطة لخلايا بطارية الليثيوم، مثل اللف/التصفيح، ولحام القشرة، والختم. وتتمثل مهمتها الرئيسية في عزل وإصلاح مكونات بطارية الليثيوم وحماية الأجزاء المختلفة داخل البطارية.
دبوس المركز:وهو مكون مهم داخل بطارية الليثيوم، يقع في وسط البطارية، يستخدم لتوصيل القطبين الموجب والسالب للبطارية ويعمل كقناة لنقل التيار. وتشمل وظائفها الرئيسية نقل التيار والدعم الهيكلي والإدارة الحرارية.