بطارية ليثيوم 3.2 فولت

التعريف وخصائص الجهد

بطارية الليثيوم 3.2 فولت هي نوع من بطاريات الليثيوم أيون، ويبلغ جهدها الاسمي عادةً 3.2 فولت. يُحدد هذا الجهد بواسطة النظام الكهروكيميائي داخل البطارية، وتحديدًا بواسطة فرق الجهد الناتج عن تفاعل الأكسدة والاختزال بين مادة القطب الموجب، ومادة القطب السالب، والإلكتروليت. في الاستخدام العملي، يتذبذب جهد البطارية ضمن نطاق معين، فعلى سبيل المثال، يرتفع الجهد أثناء الشحن وينخفض ​​أثناء التفريغ.

مادة الكاثود

المادة الشائعة المستخدمة في الأقطاب الموجبة لبطاريات الليثيوم 3.2 فولت هي فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO₄). يتميز فوسفات حديد الليثيوم ببنية الأوليفين، مما يُمكّنه من دمج أيونات الليثيوم وإطلاقها بثبات أثناء عمليتي الشحن والتفريغ. ومن مزاياه أمانه العالي، إذ يتمتع بثبات حراري وكيميائي ممتاز، مما يجعله أقل عرضة للمخاطر، مثل الانهيار الحراري، حتى في الحالات غير الطبيعية كالشحن الزائد والتفريغ الزائد والدوائر القصيرة. علاوة على ذلك، يتميز فوسفات حديد الليثيوم بعمر دورة طويل، يصل عادةً إلى أكثر من 2000 دورة شحن وتفريغ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إمدادًا مستقرًا للطاقة على المدى الطويل، مثل أنظمة تخزين الطاقة.

مادة القطب السالب

يُستخدم الجرافيت عادةً كمادة للقطب السالب. يتميز الجرافيت ببنية طبقية، حيث يمكن لأيونات الليثيوم أن تتخلل هذه الطبقات وتخرج منها، مما يُتيح وظيفتي شحن وتفريغ البطارية. يتمتع الجرافيت بموصلية جيدة، مما يُمكّنه من توصيل الإلكترونات بكفاءة، كما أنه متوافق مع الإلكتروليت، وهو ما يُسهم في استقرار عمل البطارية.

المنحل بالكهرباء

يتكون الإلكتروليت بشكل أساسي من أملاح الليثيوم ومذيبات عضوية. يُعدّ سداسي فلوروفوسفات الليثيوم (LiPF₆) من أملاح الليثيوم الشائعة الاستخدام، حيث يُوفّر أيونات الليثيوم ويُشكّل عنصرًا أساسيًا لتوصيل الأيونات داخل البطاريات. تشمل المذيبات العضوية كربونات الإيثيلين (EC) وكربونات ثنائي الميثيل (DMC)، وغيرها. وتتمثل وظيفتها في إذابة أملاح الليثيوم وضمان حركة أيونات الليثيوم بسلاسة بين القطبين الموجب والسالب داخل البطارية. يؤثر أداء الإلكتروليت بشكل كبير على أداء البطارية، مثل توصيل الأيونات واستقرارها، مما يؤثر بدوره على كفاءة الشحن والتفريغ وعمر البطارية.