أنواع بطاريات الليثيوم: تنسيق خلية الليثيوم
خلايا الليثيوم أسطواني
كما يمكن استنتاجه بسهولة ، تكون الخلايا الأسطوانية على شكل أسطواني ، وهي الأكثر استخداما وكانوا من أوائل الذين تم إنتاجهم بكميات كبيرة. يمكن أن يكون لها أقطار مختلفة ، وأكثرها شيوعًا هو 1865 ، حيث يشير الرقم 18 إلى القطر (18 ملم) والرقم 65 يشير إلى الطول (65 ملم). ومع ذلك ، هناك تنسيقات أخرى ، مثل 2170 أو ، مرة أخرى ، الصيغة التي اعتمدتها Tesla مؤخرًا ، رائدة بطاريات الليثيوم للسيارات الكهربائية ، حيث تستخدم 4680 لتشغيل طراز Tesla Model Y. بصرف النظر عن عدد قليل من مصنعي السيارات الذين قاموا بهذا الاختيار ، الخلايا الأسطوانية بشكل روتيني تستخدم في حزم البطاريات المتوسطة والصغيرة، على سبيل المثال في التنقل-الصغير (الدراجات والسكوترات والدراجات البخارية الصغيرة) ، الأدوات المحمولة والأجهزة الطبية، وهلم جرا.
خلايا كيس الليثيوم
تسمى هذه الأنواع من خلايا الليثيوم بسبب شكلها الذي يشبه الأكياس. تتميز بتصميم خفيف الوزن ، ولأنها لا تتمتع بالقوة المتأصلة ، يجب إدخال وسائل حماية خاصة ، مثل إضافة إطارات الألومنيوم ، أثناء إنتاج الوحدة لمنحها متانة هيكلية. تأتي بأحجام مختلفة يمكن تعديلها وفقًا لمتطلبات الشركة المصنعة. تستخدم هذه الخلايا بشكل رئيسي في الهواتف الذكية والطائرات بدون طيار وأجهزة الكمبيوتر المحمولة و صناعة السيارات.
خلايا الليثيوم المنشورية
تحتوي خلايا الليثيوم المنشورية على غلاف مستطيل صلب مصنوع من الألومنيوم أو من مادة بلاستيكية قوية جدًا. المكونات الداخلية لها طبقات. تأتي بأحجام مختلفة ، مع مجموعة متنوعة من التنسيقات حسب مجال التطبيق. يمكن أن تصل مكوناتها الفردية إلى سعة عالية. نظرًا لبنيتها ، فإن الخلايا المنشورية هي الأنسب لإنتاج بطاريات الليثيوم للآلات و صناعة المركبات الصناعية، أو تخزين الطاقة القطاع ، وكلها تتطلب عادة قدرات متوسطة إلى عالية.
مزايا وعيوب أنواع الخلايا المختلفة تمت مناقشتها بالفعل ، لكن قلة من الناس استفسروا عن عملية إنتاج خلايا بطارية ليثيوم أيون وكيف تعمل.
على الرغم من أن أنواع الخلايا العديدة التي تشكل بطارية الليثيوم تبدو مختلفة تمامًا عن بعضها البعض عند عرضها من الخارج ، إلا أنه من المدهش معرفة مدى تشابه تصميماتها الداخلية في الواقع. سيتم الآن استكشاف الأنواع المختلفة لإنتاج خلايا البطارية وتجميعها بمزيد من التفصيل.
مقارنة الفني
عادة ما يتم إنتاج الخلايا الأسطوانية في نماذج قياسية من حيث الحجم. حجم واحد مشترك هو نوع 18650 (قطر 18 مم ، ارتفاع 65 مم). يبلغ إجمالي الكتلة لهذا النوع حوالي 45 جرامًا ويمكن أن يدعم سعة حوالي 1.2 إلى 3 آه اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة.
تحتوي خلايا الحقيبة على بنية ناعمة تتطلب استخدام بنية داعمة مع هذه الخلايا. بالإضافة إلى ذلك ، لا ينبغي وضع الخلية بالقرب من الحواف الحادة. نطاق سعة الخلية التقريبي 2.5-8 آه ، والوزن التقريبي 75-225 جم.
يتم تصنيع الخلايا المنشورية بسعة تتراوح من عدة آه تستهدف أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة إلى مئات من آه المصممة من أجلها تطبيقات EV. نطاق الوزن 0.8-5.2 كجم.
الخلايا المنشورية هي الخيار الأفضل لبطاريات الرافعة الشوكية
تتيح الاختلافات في تكنولوجيا البطاريات اليوم للعملاء اختيار الأنسب لتطبيقاتهم. وبالتالي ، فإن الخلايا المنشورية الليثيوم هي التكنولوجيا المفضلة لمعدات مناولة المواد (MHE):
مئات آه القدرة الاسمية. توفر التكنولوجيا أفضل نسبة من الطاقة والطاقة لكل وحدة حجم. هذا مهم بشكل خاص في البطاريات عالية السعة والتيار العالي والجهد المنخفض نسبيًا المستخدمة في MHE.
الاستخدام الأمثل لمساحة العبوة المتاحة. لا توجد فجوات فراغية بين الخلايا. يتيح ذلك السعة القصوى لحزمة البطارية ، ولا يزال لديك مساحة كافية لاستيعاب الوزن الزائد المطلوب ، أو مانع التسرب ، أو السخان ، أو الشاحن الداخلي أو ترقيات البطارية الأخرى داخل منطقة حجرة البطارية المحدودة.
جهات الاتصال قوية بما يكفي لاتصال موثوق لقضبان الحافلات. هذا عامل أمان مهم للغاية مع عمليات اهتزاز عالية ، خاصة في شاحنات الرفع من نوع الوسادة.
وزن بطارية مرن. لا يعتبر وزن حزمة LIB قيدًا بالنسبة لمعظم MHE من حيث نطاقها لكل شحن واحد (على عكس المركبات الكهربائية للركاب). تعمل الرافعات الشوكية في الغالب بالقرب من محطات الشحن الخاصة بها وغالبًا ما يتم تصميم بطارياتها كوزن موازن.
تكديس الأوراق الفردية
يتضمن هذا الحل قطع الأنود والكاثود والصفائح الفاصلة بشكل فردي ، باستخدام ذراع آلية لكل منها ، ثم تكديسها فوق بعضها البعض حتى يتم إنشاء خلية الليثيوم بأكملها.
ومع ذلك ، ينتج عن تقنيتي البناء الأخريين ورقة واحدة يمكن دحرجتها على نفسها بعدة طرق.
عملية طي Z
طريقة الطي المعروفة باسم الطي على شكل Z ترى أن الأنودات والكاثودات مقطوعة إلى صفائح ، بينما يظل الفاصل مستمرًا. في هذه الحالة ، يتم أولاً قطع صفائح الأنود والكاثود ثم إدخالها في الفاصل ، وهي لفة مستمرة تحافظ على فصل القطبين عن طريق عملية طي على شكل حرف Z.
عملية المتداول
تتكون عملية الدرفلة من لف أربع صفائح من المواد معًا ، يتم تكديسها أولاً فوق بعضها البعض (لوح الأنود + فاصل + صفيحة كاثود + فاصل) ، ثم يتم لفها على قاعدة أسطوانية أو بيضاوية لإعطاء الشكل النموذجي للمنشور أو الأسطواني حالة الخلية.
كما تم توضيحه بالفعل ، قد تكون طرق التجميع مختلفة ، لكن تكوين خلية البطارية يظل كما هو. في صور عمليات التجميع المختلفة يمكن رؤية كيف أن الأنود له لون بني أساسي ، حيث يتم ترسيب الطلاء على طبقة رقيقة من النحاس. ثم يأتي الفاصل البلاستيكي أو الخزفي ، وأخيرًا ، الكاثود ، وهو رمادي اللون ، حيث يتم ترسيبه على طبقة من الألومنيوم.