ذخیره سازهای انرژی

ذخیره سازهای انرژی شامل سه دسته ی کلی باتری، سیستم های حرارتی و یا مکانیکی می باشند.

باتری ها

باتری های مختلفی از جمله لیتیوم یون، سرب اسید، سدیمی و … برای رفع نیاز صنایع طراحی شده اند.

ما در ادامه به طور مختصر به بررسی ویژگی های باتری های لیتیوم یون می پردازیم؟

باتری لیتیوم یون چیست و چگونه کار می کند؟

باتری لیتیوم یون (Li-ion) یک فناوری پیشرفته است که از یون های لیتیوم به عنوان یک عامل اصلی در فرایند الکتروشیمی خود استفاده می کند. در طول چرخه دشارژ، اتم های لیتیوم در آند یونیزه شده و از الکترون های خود جدا می شوند. یون‌های لیتیوم از آند حرکت می‌کنند و از الکترولیت عبور می‌کنند تا به کاتد برسند، جایی که با الکترون‌های خود ترکیب می‌شوند و از نظر الکتریکی خنثی می‌شوند. یون‌های لیتیوم به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توانند از طریق یک جداکننده با روزنه هایی در ابعاد میکرومتری بین آند و کاتد می توانند حرکت کنند. به دلیل اندازه کوچک لیتیوم (در رتبه سوم پس از هیدروژن و هلیوم)، باتری‌های لیتیوم یونی قادر به داشتن ولتاژ و ذخیره شارژ بسیار بالا هستند.

باتری های لیتیوم یونی می توانند از چندین مواد مختلف به عنوان الکترود استفاده کنند. رایج ترین ترکیب اکسید کبالت لیتیوم (کاتد) و گرافیت (آند) است که بیشتر در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل مانند تلفن های همراه و لپ تاپ استفاده می شود. سایر مواد کاتدی شامل اکسید منگنز لیتیوم (مورد استفاده در خودروهای هیبریدی الکتریکی و الکتریکی) و فسفات آهن لیتیوم است. باتری های لیتیوم یونی معمولاً از اتر (ترکیب آلی) به عنوان الکترولیت استفاده می کنند.

برخی از مزایای باتری های لیتیوم یون چیست؟

در مقایسه با سایر فناوری‌های باتری قابل شارژ با کیفیت بالا (نیکل-کادمیم یا نیکل-هیدرید-فلز)، باتری‌های لیتیوم یون دارای مزایای متعددی هستند. آنها یکی از بالاترین چگالی انرژی را در بین باتری امروزی دارند (100-265 وات ساعت بر کیلوگرم) . علاوه بر این، سلول‌های باتری لیتیوم یونی می‌توانند ولتاژی تا حدود 3.6 ولت، 3 برابر بیشتر از فناوری‌هایی مانند Ni-Cd یا Ni-MH تولید کنند. این بدان معنی است که آنها می توانند مقدار زیادی جریان را برای سیستم های پرتوان ارائه کنند، همچنین دارای نرخ خود تخلیه پایینی در حدود 1.5 تا 2 درصد در ماه هستند (خود دشارژ کمتر از نصف باتری های مبتنی بر نیکل). آنها حاوی کادمیوم سمی نیستند، در نتیجه دور انداختن آنها نسبت به باتری های Ni-Cd اسیب کمتری به محیط زیست می زند.

تصویر زیر چگالی انرژی ویژه و حجمی انواع باتری ها را نشان می دهد.