لماذا يستخدم الليثيوم في صناعة بطاريات الهواتف النقالة
إن بطاريات الليثيوم أصبحت في الآونة الأخيرة من أفضل الاختيارات بالنسبة للهواتف النقالة، وذلك نظرًا لعمرها الطويل وحجمها الخفيف، وغيرها من الأمور التي سوف نسرد لكم أبرزها في السطور التالية:
بطاريات أخف
تتسم بطارية الليثيوم بكونها أخف من حيث الوزن مقارنةً بالبطاريات الأخرى.
حيث إن الأقطاب الكهربائية فيها مصنوعة من كل من عنصر الليثيوم والكربون وهو ما يجعلها خفيفة للغاية وتساهم في جعل الهواتف الذكية تبدو أخف من المعتاد.
تسهيل وتسريع الشحن
تُسهل بطارية الليثيوم عملية شحن الهواتف الذكية، حيث إنها لا تتطلب أن يتم تفريغها بالكامل لإعادة شحن الهاتف.
كما أنه في حالة ترك الهاتف لمدة طويلة موصلًا بالكهرباء فإن البطارية لا تتلف نتيجة لزيادة الشحن كما كان يحدث في البطاريات القديمة.
ومن الجدير بالذكر أن لبطاريات الليثيوم القدرة على مواجهة مائة دورة من الشحن والتفريغ دون تأثير الأمر على جودتها.
إذ إن التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخلها تكون مريحة بشكل أكثر مع الشحنات والتفريغ، إذ لا يتم تصريفها لأسفل كاملة أو تصديرها بالكامل.
انخفاض تكلفة الصيانة
تتميز بطاريات الليثيوم بأنها منخفضة الصيان للغاية.
كما تتميز بأن معدل التفريغ لديها منخفضًا حيث لا تتعرض خلاياها للضرر بسهولة.
فالتفريغ الذاتي فيها مقارنةً ببطاريات النيكل والكادميوم أقل من النصف.
حيث إنه عقب شحنها بالكامل يكون معدل تفريغها في الأربع ساعات الأولى 5% فقط.
تخزين المزيد من الطاقة
تتمكن هذه البطاريات والمصنوعة من الليثيوم من تخزين فيما يعادل كيلو غرام واحد منها ما يبلغ 150 واط/ ساعة من الطاقة والكهرباء.
فهذا القدر يعد أكثر بكثير مما تقوم بتخزينه بطارية هيدريد النيكل وبطارية حمض الرصاص.
فبطارية هيدريد النيكل تخزن من الطاقة 70 واط/ ساعة، بينما بطارية حمض الرصاص 25 واط/ ساعة.
ويعزى السبب وراء قدرة بطارية الليثيوم على تخزين الطاقة بكميات كبيرة إلى أن عنصر الليثيوم من العناصر شديدة التفاعل وذات الكثافة العالية حيث يستطيع تخزين الكهرباء في روابطه الذرية بسهولة.
بطاريات الليثيوم للهواتف المحمولة
يتم استخدام نوعين فقط من بطاريات الليثيوم في الهواتف النقالة، ففي النقاط التالية سوف نذكرهما لكم:
بطاريات الليثيوم بولمير: وهي الأكثر استخدامًا في الهواتف الذكية حيث إنها تستخدم قطبًا موجبًا وسالبًا بالإضافة إلى أنها مزودة بمادة كيميائية مسامية وفي بعض الأحيان يتم تزويدها بمادة صلبة جافة أو إلكتروليت يشبه قليلًا الهلام، ويعزى السبب وراء شيوعها لمرونتها وقدرتها وقلة فرص تسريب الإلكتروليتات منها.
بطاريات الليثيوم أيون: ويتم استعمالها كإلكتروليت.
كيفية عمل بطاريات الليثيوم أيون
لقد تم تطوير بطارية الليثيوم أيون سنة 1912 م فهي تعد بمثابة العمود الفقري للصناعات التكنولوجية القديمة، ولكنها لم تكتسب حينها شعبية كبيرة إلى أن جاءت شركة Sony واعتمدتها سنة 1991 م، فمنذ هذا الوقت وعملت بطاريات الليثيوم على تشغيل العديد من الأدوات والهواتف الذكية والكاميرات وغيرها، وتمكنت من إثبات النجاح الهائل، أما عن طريقة عملها ففيما يلي سوف نوضحها لكم بالتفصيل:
تحتوي بطاريات الليثيوم على قطبين موجبين وكذلك قطبين سالبين حيث إنه يتم فصلهم عبر إلكتروليت كيميائي سائل.
فهذا الإلكتروليت على الأرجح يكون من كربونات الإيثيلين وفي بعض الأحيان يكون من كربونات ثنائي إيثيل.
فمن الجدير بالذكر أن التركيب الكيميائي لهذه البطاريات هو ما يجعلها دائمًا تتخذ شكل المستطيل.
أما عن سعة البطاريات فإنها تقل أثناء دورات الشحن وفي حالة عدم الاستخدام.
ولقد ذكر بأن الإلكتروليت الكيميائي فيها في حالة تعرضه للدرجات الحرارة المرتفعة أو إذ تم ثقبه يصبح غير مستقر.
وهو ما يؤدي إلى حدوث الهروب الحراري أو ربما الحرائق، ولكن ذلك الأمر نادر الحدوث وغير شائع.
فأجهزة التحكم الإلكترونية تلعب دورًا كبيرًا في منع ارتفاع درجة الحرارة من خلال تنظيم عملية الشحن والتفريغ.
كيفية جعل بطاريات الليثيوم تدوم لفترة أطول
إن بطاريات الليثيوم التي يتم استعمالها في الهواتف الذكية لا تقوم باستخدام دوائر كهربائية تسمح بشحنها بشكل كبير وبما يتجاوز سعتها، ففي حالة الرغبة في الحفاظ على هذه البطاريات لفترة أطول فإنه يفضل استخدمها وهي 50% وموصلة بمصدر الطاقة، إلى جانب اتباع النصائح الآتية لزيادة عمرها:
تجنب الشحن الزائد والتفريغ المفرط
لا يجوز استخدام الهاتف المحمول عندما يكون موصلًا بمصدر الطاقة وحالة شحنه 100%، حيث إن هذا إن هذا الأمر سيؤدي إلى تقصير عمر البطارية.
كما لا يجوز أن يترك في التخزين غير النشط، أي لا ينبغي استخدام كل الكهرباء فيه وتوصيله إلى التفريغ المُفرط لكيلا تتلف البطارية.
استخدام البطارية في درجة حرارة الغرفة
لكي تكون بطارية الليثيوم أدائها مستقر فإنه يحبذ استعمالها في درجة حرارة الغرفة.
إذ لا ينبغي تبريدها أثناء شحنها لكيلا تقل قيمة مقاومتها، ويصبح الحمل على الشحن والتفريغ متزايدًا.
فمن الجدير بالذكر أن التبريد يعمل على تكاثف البطارية أي قصر الدوائر الكهربائية.
استخدامات بطاريات الليثيوم
لن يقتصر استخدام بطاريات الليثيوم على الهواتف النقالة فهي تستعمل في العديد من الأجهزة الإلكترونية لأن سعتها الكهربائية عالية للغاية كما أسلفنًا ذكرًا، ففيما يلي سوف نذكر لكم استخداماتها:
الأسلحة.
تحريك الأجهزة الصغيرة لا سيما ألعاب الأطفال.
أجهزة الطيران.
السيارات الكهربائية ومن أشهرها سيارة تسلا.
أنواع بطاريات الليثيوم
إن أشهر نوع من أنواع بطاريات الليثيوم هي بطارية الليثيوم أيون، ففي الجدول الآتي سوف نذكر لكم الأنواع الأخرى والتي يتم استخدامها على نطاق واسع:
اسم البطارية
جهد الخلية (فولت)
السعة (واط/ ساعة لكل كجم)
الشحن
التفريغ
عدد دورات الشحن والتفريغ (دورة)
أكسيد الكوبالت الليثيوم (LiCoO2) – LCO
3.6
150- 200
0.7-1C
2.50V-1C
500 إلى 1000
أكسيد المنغنيز الليثيوم (LiMn2O4) – LMO
3.7
100- 150
4.2
2.5
300 إلى 700
أكسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل الليثيوم (LiNiMnCoO2) – NMC
3.6
150- 220
4.2
2.5
1000 إلى 2000
فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) – LFP
3.2
90- 120
–
–
200
أكسيد الألومنيوم والنيكل والكوبالت (LiNiCoAlO2) – NCA
3.6
200- 260
4.20
3.00
500
سعر بطاريات الليثيوم
وفقًا للتقرير الذي قامت وكالة بنشمارك مينرال إنتليجنس بالتصريح عنه، فإن متوسط سعر بطاريات كربونات الليثيوم يتراوح من 76 ألف إلى 700 ألف دولار أمريكي وذلك للطن الواحد، ومن المتوقع أن يزداد بنسبة 10% في الفترة القادمة، فلقد كان سعرها في العام الماضي يبلغ 13 ألف و400 دولار للطن، ومن الجدير بالذكر أن سعر بطاريات هيدروكسيدا لليثيوم زاد بنسبة 120%.
