انواع باتری لیتیومی و باتری لیتیوم پلیمر از نوع باتری خورشیدی

باتری‌های لیتیومی غیرقابل شارژ یا یکبار مصرف هستند و باتری‌های قابل شارژ شامل باتری‌های لیتیوم-یون و لیتیوم پلیمر می‌شود. در ادامه میخواهیم انواع باتری‌های لیتیومی و باتری خورشیدی را بیشتر معرفی کنیم. 

باتری لیتیوم (Li)

باتری لیتیوم نمونه‌ای از باتری‌های قلیایی است. اگر بر روی یک باتری کلمه‌ Li درج شده باشد به این معناست که آن باتری، باتری لیتیوم خشک (غیر قابل شارژ) می‌باشد که در آنها معمولا از لیتیوم بعنوان آند و منگنز دی‌اکسید بعنوان کاتد استفاده می‌شود.

باتری‌های لیتیومی بالاترین ظرفیت و عمر قفسه (حدود ۱۵ سال) را بین تمامی ‌انواع باتری‌های غیر شارژی دارند و به‌ همین دلیل در دستگاه‌هایی که مصرف کمی دارند و مدت زمان زیادی باید بصورت مداوم کار کنند (مانند ساعت‌های دیواری) از آن‌ها استفاده می‌شود. بهتر است از این نوع باتری برای اسباب بازی‌های پرمصرف استفاده نکنید چرا که عدم شارژ مجدد آنها به همراه قیمت بالا ، توجیه اقتصادی ندارد.

در مقایسه با دیگر انواع باتری، می‌توان از باتری‌های لیتیوم جریان الکتریکی بیشتری دریافت کرد. این قابلیت برای دستگاه‌هایی که به جریان بالایی احتیاج دارند مناسب است؛ اما در صورت اتصال کوتاه، گرمای فوق‌العاده زیادی ایجاد خواهد شد که ممکن است به منفجر شدن باتری منجر شود. از آنجایی که باتری لیتیوم فاقد مواد سمی‌است، می‌توان آن را مانند ضایعات متداول خانگی دفع کرد؛ البته بهتر است این نوع باتری‌ها را مانند دیگر انواع باتری بازیافت کنید.

علاوه بر نوع قلمی، شکل سکه‌‌ای یا دکمه‌‌ای با نام باتری‌‌های پیل لیتیومی (Lithium Cell) به بازار عرضه می‌‌شوند. پیل‌‌های لیتیومی‌ کوچک‌ و سبک‌‌ هستند و طول عمر بیشتری دارند (تقریباً ۱۰ سال). مقاومت داخلی این باتری‌‌ها بالا بوده و قابل شارژ نیستند. متداول‌‌ترین پیل سکه‌‌ای مورد استفاده در تعدادی از وسایل الکترونیکی، CR2032 است که مقدار ولتاژ خروجی آن ۳ ولت است.

در حال حاضر، اتومبیل‌‌های الکتریکی به کمک باتری‌‌های لیتیومی حرکت می‌‌کنند. ولتاژ نرمال یک پیل لیتیومی ۳.۷ ولت است، اما وسیله نقلیه الکتریکی به ۳۰۰ ولت نیاز دارد. برای رسیدن به این مقدار ولتاژ و جریان، پیل‌‌های لیتیومی را به صورت سری و موازی ترکیب می‌‌کنند. ترکیب این نوع پیل‌‌های لیتیومی را ماژول می‌نامند. ماژول‌‌ها همراه با یک سیستم مدیریت باتری (BMS) در ارتباط هستند تا از آن‌ها حفاظت کند.

باتری لیتیوم-یون (Li-ion)

باتری یون لیتیومی یک خانواده از باتری‌های قابل شارژ است که با اینکه تولید انبوه و کاربردی این نوع باتری از سال ۱۹۱۲ شروع شد تا سال ۱۹۹۱ که توسط شرکت سونی در دوربین‌های هندی کم و واک من و … از این باتری استفاده شد، استفاده عمومی و کاربری برای عامه نداشتند. این باتری‌ها ظرفیت انرژی بالایی دارند و در لوازم الکتریکی استفاده می‌شوند.

قابلیت شارژ مجدد و عملکرد فوق‌العاده در دستگاه‌های نیازمند جریان بالا از مزیت های این نوع باتری و استاندارد نبودن ولتاژ (۳.۷ ولت) برای مصارف متداول، صدمه زدن به دستگاه‌های متداول درصورت استفاده‌ی سهوی، نیاز داشتن به شارژر مخصوص و کمیاب بودن از معایب آن می‌باشد.

باتری‌های شارژی لیتیوم-یونی ۳.۷ ولتی هستند و به‌ندرت در سایز AA و AAA تولید می‌شوند و بیشتر در سایز استاندارد ۱۸۶۵۰ و برای دستگاه‌های خاصی که با ولتاژ ۳.۷ ولت کار می‌کنند ساخته می‌شوند و نباید از آن‌ها بعنوان جایگزینی برای باتری‌های قلمی معمولی استفاده کرد.

هرچند فناوری Li-on در دنیای باتری‌های قلمی‌ تقریبا جایی ندارد؛ اما در باتری‌های لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های هوشمند، خودروهای الکتریکی، ساخت پاوربانک، جاروبرقی شارژی، دوربین‌های DSLR ، دستگاه ریش تراش، فلزیاب صنعتی، تلفن بیسیم خانگی، دستگاه واکی تاکی صنعتی و نظامی و… دیگر مصارف بسیار متداول است.

باتری‌های لیتیوم یون بسیار حساس می‌باشند و با کوچکترین تغییرات در دما و یا کشیده شدن جریان بیش از حد از باتری ، منفجر می‌شوند! تا زمانیکه صفحات داخلی این نوع باتری خورده نشود، می‌توان این باتری را استفاده و آن را شارژ کرد. عمر باتری‌های لیتیوم یونی ۱۰۰۰ چرخه شارژ کامل بدون از دست دادن ظرفیت است. البته اگر سیکل شارژ آن‌ها درست رعایت نشود و یا مدتی بدون شارژ بمانند، حالت خود تخریب پیدا می‌کنند.

باتری لیتیوم پلیمر (Li-pol)

اولین بار در سال ۱۹۷۰ باتری لیتیوم پلیمر که از یک الکترولیت پلیمری جامد با ظاهری شبیه فیلم پلاستیکی تولید شد. باتری‌های لیتیوم پلیمر اصطلاحا به اسم Lipo یا گاهی Li-Poly شناخته می‌شوند. در واقع الکترولیت در باتری‌های لیتیوم پلیمر به‌ صورت یک ماده پلیمری متخلخل است که در یک ژل الکترولیتی قرار گرفته است. این الکترولیت‌ ها از پلیمرهای جامد ( spe ) ، پلی آکریلونایتریل ( pan ) ، پلی متیل متاکریلات ( pmma ) یا پلی وینیلیدین فلوراید ( pvdf ) ساخته می‌شود. ساختار متخلخل شیمیایی باتری لیتیوم پلیمر باعث شده تا ولتاژ تخلیه ۳.۷ ولت و ولتاژ شارژ ۴.۲ ولتی داشته باشند.

این نوع باتری‌ها هم به صورت قابل شارژ و هم به صورت معمولی وجود دارند. از باتری‌های لیتیوم پلیمر معمولی برای وسایل کم مصرفی مانند ساعت ها و از نوع شارژی آن برای وسایل پرمصرف تری مانند گوشی‌های هوشمند و تبلت ها استفاده می‌شود.

یکی از بهترین کاربردها برای باتری لیتیوم پلیمر، استفاده از این باتری‌ها برای کارکردهای طولانی مدت و استفاده روزمره طولانی است. از این باتری‌ها در الکترونیک embedded استفاده می‌شود. باتری‌های لیتیوم پلیمر را می‌توان به هر شکل و حجم دلخواهی و برای کاربرد های سیار نیز ساخت. این باتری‌های قابل شارژ، شارژرهای مخصوص دارند و شارژ کردن آنها نیازمند توجه و دقت زیادی است. نرخ تخلیه ولتاژ درونی این باتری بسیار کم است و ولتاژ مصرفی پایینی دارند اما قیمت مناسبی دارند و گران نیستند. باتری‌های لیتیوم پلیمر علاوه بر ایمن بودن وزن کمتری هم دارند و سبک هستند.

امکان جریان دهی بالا و دیگر ویژگی‌های ذکر شده باعث رونق بسیار زیاد این باتری در حوزه باتری‌های لپ‌تاپ ، گوشی ، دستگاه‌های پزشکی قابل حمل، وسایل کنترل از راه دور نظیر هواپیماهای مدل ، ماشین‌های کنترلی مدل RC ، کوادکوپترهای شارژی – هلی شات ها و ربات های پرنده و … شده است. در ربات‌های پرنده مانند پهپادها و دیگر ربات‌ها به علت اینکه نیاز به جریان لحظه‌ای زیادی می‌باشد باتری از چند سلول تشکیل شده است، چراکه در لحظه بلند شدن پهباد بتواند کل جریان مورد نیاز برای موتورها را تامین کند.

باتری لیتیوم پلیمر بسیار مستعد به آتش گرفتن در اثر واکنش با اکسیژن و آسیب فیزیکی است. از این رو بدون شک از ماژول شارژر استفاده کنید. همچنین سیکل شارژ را رعایت کنید. یعنی اگر چندین سلول باتری برای مصرفی خاص دارید، دقت کنید که تمامی سلول‌ها در یک سیکل منظم شارژ کامل و تخلیه کامل شوند. عمر باتری‌های لیتیوم پلیمری ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه ی شارژ کامل بدون از دست دادن ظرفیت است.