ما هو الفرق بين البطاريات العادية وبطارية الليثيوم؟
مع تزايد استخدام الهواتف الذكية في حياتنا، ازداد اهتمام ورغبة الناس بالحصول على هواتف تمتلك بطاريات تدوم لوقت طويل بدون شحن، فقامت الشركات بتطوير صناعة البطاريات واستعمال الليثيوم، فما هو الفرق بين بطاريات الليثيوم والبطاريات العادية؟
لطالما اعتبرت بطاريات الرصاص الحمضية VRLA (التقليدية) أحد أهم مصادر الطاقة والتي تدعم محولات الطاقة UPS في الشركات، فهي تتميز بثمنها المنخفض نتيجة توفر مواد التصنيع (حوالي نصف كلفة بطاريات Li-ion)، كما أنها لا تحتاج إلى صيانة دورية وتعتبر أقل ضررًا للبيئة وأكثر أمانًا مقارنة بأنواع البطاريات الأخرى ذات الثقوب المفتوحة، لكن مقاومة التيار الكهربائي فيها تزداد مع مرور الزمن وهذا يقلل الإستطاعة الكهربائية للبطارية، وقد تزداد مقاومة التيار بشكل أكبر في حالة الشحن الزائد لذلك يجب فحصها باستمرار والانتباه إلى الخلايا التالفة في البطارية أو الاعتماد على نظام مراقبة شحن للبطارية.
درجة الحرارة المثلى لهذه البطارية هي أقل من 20 درجة وكلما ارتفعت درجة الحرارة كلما زادت المخاطر فقد ينقص العمر الزمني لها بمقدر النصف عندما ترتفع درجة حرارتها عن الـ 20. كما أن درجات الحرارة المنخفضة تؤثر على أداء البطارية لكنها لا تسبب ضرر في بنيتها، وتعاني من مشكلة التفريغ الذاتي للتيار ومشكلة التيار الضائع نتيجة المقاومة.
أما اليوم فإن الإعتماد الأكبر على بطاريات الليثيوم نوع Li-ion بسبب كفائتها العالية، فبالرغم من غلاء ثمنها تعتبر ذات عمر تشغيلي أطول حوالي 12-15 عام وأخف وزن بحوالي 60% وأقل حجم بحوالي 70% من التقليدية وأكثر أمانًا بمختلف درجات الحرارة، لذلك تستخدم في الهواتف المحمولة، كما أن فترات الصيانة الدورية لها أطول بكثير من غيرها، ويعتبر التركيب الكيميائي لبطاريات Li-ion أبسط من التقليدية مما يؤمن الأداء السلس والمريح.
محاسن ومساوئ بطاريات الليثيوم
- من محاسن بطاريات الليثيوم على صعيد الحجم والوزن أنها تخزن طاقة تعادل 4 أضعاف الطاقة التي تخزنها الأنواع الأخرى ذات الحجم نفسه. وهي إحدى أهم ميزات هذا النوع.
- وعلى صعيد تيار الشحن، تبلغ نسبة تيار الشحن الأعظمي لباقي أنواع البطاريات كالنوع AGM حوالي 25 إلى 30% من سعة البطارية، بينما تقبل بطاريات الليثيوم LiFe PO4 تيار شحن يعادل 100-200% من سعتها.
- بالنسبة لدورات الشحن، إذا شُحنت بطارية LiFe PO4 بالطريقة المثلى (يجب ألا ينخفض شحنها عن 20%)، فإن دورات الشحن يمكن أن تصل لـ 5000 دورة، بينما لا تتعدى دورة شحن بطاريات AGM بأفضل حالاتها 500 أو 600 دورة شحن، وهذا ما يفسر سبب ارتفاع ثمن بطاريات الليثيوم.
- تعطي جهدًا ثابتًا خلال فترة طويلة أثناء التفريغ بينما ينخفض جهد أغلب أنواع البطاريات خلال التفريغ، كما تحافظ بطاريات الليثيوم على الجهد المقدم عند زيادة الحمل على النقيض من باقي الأنواع كبطاريات ليد أسيد Lead Acid التي ينخفض جهدها بشكل ملحوظ عند زيادة الحمل المطبق.
أما بالنسبة للمساوئ
- يجب عدم تفريغ هذه البطاريات بشكل كامل 100%، فقد يؤدي التفريغ الكامل إلى انعكاس قطبية بعض الخلايا ولا يمكن إصلاحها.
- ومن مساوئها أيضاً حاجتها لدارة شحن متطورة تناسب مبدأ عملها.
- أما اقتصادياً فيبلغ نظام ثمن نظام إدارة شحن البطارية 3 أو 4 أضعاف ثمن دارات شحن الأنواع الأخرى من البطاريات، كما أنها أعلى ثمناً.
أنواع بطاريات الليثيوم
تُستخدم بطايات الليثيوم لحفظ الطاقات الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية بكفاءة عالية، وتعتمد بشكل كبير على معدن الليثيوم خفيف الوزن، وتتميز عن غيرها من البطاريات العادية بقابلية إعادة شحنها مئات المرات دون خسارة فعاليتها وبتكلفة قليلة نسيبًا.
لبطاريات الليثيوم أنواع متعددة هي:
- بطاريات الليثيوم غير القابلة للشحن: تعتمد في عملها على الليثيوم النقي، وجميعنا شاهدها في الساعة أو الحاسبة أو الحاسوب المكتبي بشكل دائري معدني،
- بطايات الليثيوم أيون Li-ion: وهي قابلة للشحن وتستخدم مركبات الليثيوم، ويتم استخدامها على نطاق واسع في الهواتف الذكية والحواسيب والكاميرات بسبب عدد دورات الشحن الكبيرة التي تصل إلى أكثر من 500 دورة شحن بكفاءة تصل إلى 80%.
- بطاريات الليثيوم بوليمر Li-Po: وتختلف عن سابقتها بأنها أكثر كفاءة، ولكن دورة حياتها أقل وتكلفتها أعلى.
تم تطوير بطاريات الليثيوم خلال الأعوام القليلة الماضية لتخزين كميات ضخمة جدًا من الطاقة بسرعة كبيرة وضمن حيز صغير، حيث يستغرق شحن الهواتف الذكية الحديثة أقل من ساعة، بينما يتم شحن نصف البطارية في أقل من نصف ساعة، وتمكن علماء أمريكيون من تطوير نوع جديد من بطاريات الليثيوم قادرة على تحريك سيارة مسافة 320 إلى 500 كيلومتر خلال عشر دقائق فقط.