مقدمه:

 

در دنیای امروز، باتری‌ها جایگاه ویژه‌ای به خود پیدا کرده‌اند و تقریبا می‌توان مطمئن بود که بدون این ابزار، زندگی روزمره‌ی ما به سختی خواهد گذشت. تلفن‌های همراه، لپتاپ‌، خودروی برقی و ماهواره‌های فضایی گوشه‌ای از کاربرد باتری‌هاست که در صورت عدم وجود باتری، تقریبا کارایی آن‌ها زیر سوال خواهد رفت. از ویژگی‌های مهم و حیاتی یک باتری، شارژ پذیر بودن و عمر طولانی است که باتری‌های لیتیوم یون، این دو ویژگی را به خوبی دارند و در حال حاضر، تحقیقات بیشماری بر روی باتری لیتیوم یون در حال انجام است.

 

عملکرد کلی باتری لیتیوم یون:

 

باتری لیتیوم یون نوع خاصی از باتریست که به دلیل واکنش‌های برگشت پذیر درون آن، قابلیت شارژ و دشارژ پیوسته را برای باتری به ارمغان می‌آورد به عبارت بهتر یون لیتیوم توانایی انتقال از سمت الکترود مثبت(کاتد) به سمت الکترود منفی(آند) دارد در حالی که باتری‌های معمولی دیگر، با واکنش‌های یک طرفه مواجه هستند. از ویژگی‌های مهم دیگر باتری لیتیوم یون، وزن پایین این باتریست که باعث شده است در بین باتری‌های قابل شارژ (مانند سرب اسید) محبوبیت ویژه‌ای پیدا کند.

 

شکل زیر نحوه‌ی عملکرد باتری لیتیوم یون را در حالت دشارژ نشان می‌دهد. همانطور که در بالا ذکر شد، یون‌های لیتیوم با انتقال از سمتی به سمت دیگر، جریان الکتریکی را درون باتری برقرار می‌کند و با اعمال ولتاژ به دو سر باتری، یون های لیتیوم مسیر رفته شده را برمی‌گردند و به این شکل باتری شارژ می‌شود.

 

 

تفاوت باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر:

 

برخلاف باتری‌های لیتیوم پلیمر، باتری‌های لیتیوم یون دارای الکترولیت مایع‌اند که این الکترولیت یک محیط مناسب برای عبور یون‌ها فراهم می‌کند اما مایع بودن الکترولیت، امکان نشت آن به بیرون از باتری را افزایش داده و عمر باتری به شدت کم می‌‌‌‌‌‌‌‌شود. به همین دلیل، الکترولیت‌های پلیمری سهم زیادی را در تحقیقات به خود اختصاص می‌دهند.

 

تکنولوژی‌های نسل بعدی باتری‌ لیتیوم یون:

 

دانشمندان زیادی در سرتاسر دنیا بر روی انواع مختلف باتری لیتیوم یون کار ‌می‌کنند تا کیفیت و قیمت این نوع از باتری‌ها را بهبود بخشند. به عنوان مثال باتری‌هایی با کاتد سولفور علی‌رغم داشتن مشکلاتی، ظرفیت بسیار بالایی را در بین کاتدها دارند و محققان با تحقیقات خود بر این‌اند تا مشکلات مربوط به این نوع از باتری را حل کرده و تعداد سیکل‌ کاری باتری لیتیوم سولفور را افزایش دهند. 

 

باتری‌های لیتیوم یون با آند سیلیکونی نیز مزایا‌ی بسیاری دارند و به تازگی شرکت‌های بزرگ به دنبال صنعتی کردن این نوع از باتری‌ها هستند. نسل بعدی باتری‌های قابل شارژ، باتری‌های لیتیوم- هوا خواهد بود که به دلیل ظرفیت تئوری بسیار بالای این باتری‌ها، جایگزین مناسبی برای باتری‌های لیتیوم یون می‌باشند که راه زیادی تا صنعتی شدن دارند.

 

از معایب باتری‌های لیتیوم یون می‌توان به هزینه‌ی بالای فلز لیتیوم اشاره کرد که این مشکل، محققان را به سمت باتری‌های سدیم یون کشانده است و به عقیده‌ی تحلیل‌گران حوزه‌ی باتری، در آینده‌ی نه چندان دور شاهد ظهور این نوع از باتری‌ها هستیم.

 

شکل زیر یک نمای کلی از تکنولوژی باتری بر پایه‌ی فلز لیتیوم را نشان می‌دهد و ملاحظه می‌کنیم که باتری‌های بر پایه‌ی لیتیوم، انواع و اقسام متفاوتی دارد که هر کدام دارای مزایا و معایب مخصوص به خود هستند.

 

 

شرکت‌های فعال در زمینه‌ی باتری لیتیوم یون:

 

از شرکت‌های معروف در حوزه‌ باتری‌های لیتیوم یون می‌توان به شرکت‌های LG،Samsung  وPanasonic اشاره کرد که شرکت پاناسونیک باتری‌های شرکت تسلا را جهت استفاده در ماشین‌های الکتریکی تولید می‌کند.

 

با افزایش تولید و مصرف باتری‌های لیتیوم یون، قیمت تمام شده برای این باتری‌ها رو به کاهش است که در این صورت هزینه‌ی ماشین‌های الکتریکی نیز کاهش چشم گیری پیدا می‌کند و در واقع باتری نقش بسیار کلیدی در پیشرفت تکنولوژی ایفا می‌کند که سرمایه گذاری در این حوزه بسیار مهم و حیاتی خواهد بود.