أنواع بطاريات الليثيوم: شكل خلية الليثيوم

خلايا الليثيوم أسطواني

كما هو واضح، فإن الخلايا الأسطوانية الشكل هي الأكثر شيوعًا ، وكانت من أوائل الخلايا التي تم إنتاجها بكميات كبيرة. تأتي بأقطار مختلفة، وأكثرها شيوعًا هو 1865، حيث يشير الرقم 18 إلى القطر (18 مم) والرقم 65 إلى الطول (65 مم). مع ذلك، توجد أشكال أخرى، مثل 2170، أو الشكل الذي اعتمدته مؤخرًا شركة تسلا، الرائدة في مجال بطاريات الليثيوم للسيارات الكهربائية، وهو 4680 المستخدم في سيارة تسلا موديل Y. وباستثناء عدد قليل من مصنعي السيارات الذين اختاروا هذا الشكل، تُستخدم الخلايا الأسطوانية بشكل روتيني في حزم البطاريات متوسطة وصغيرة الحجم ، على سبيل المثال في وسائل النقل الصغيرة (الدراجات الهوائية، والدراجات البخارية، والدراجات النارية الصغيرة)، والأدوات المحمولة، والأجهزة الطبية ، وغيرها.

خلايا كيس الليثيوم

تُسمى هذه الأنواع من خلايا الليثيوم بهذا الاسم نسبةً إلى شكلها الشبيه بالكيس. تتميز بتصميمها خفيف الوزن، ونظرًا لافتقارها إلى المتانة الذاتية، يجب إضافة وسائل حماية خاصة، مثل إطارات من الألومنيوم، أثناء تصنيع الوحدة لتعزيز متانتها الهيكلية. تتوفر هذه الخلايا بأحجام متنوعة قابلة للتعديل وفقًا لمتطلبات الشركة المصنعة. وتُستخدم بشكل أساسي في الهواتف الذكية، والطائرات بدون طيار، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وصناعة السيارات.

خلايا الليثيوم المنشورية

تتميز خلايا الليثيوم المنشورية بغلاف مستطيل صلب مصنوع من الألومنيوم أو مادة بلاستيكية شديدة المتانة. تتكون مكوناتها الداخلية من طبقات متراصة. وتتوفر بأحجام وأشكال متنوعة حسب مجال التطبيق. ويمكن أن تصل سعة مكوناتها الفردية إلى مستويات عالية. وبفضل بنيتها، تُعد الخلايا المنشورية الخيار الأمثل لإنتاج بطاريات الليثيوم المستخدمة في صناعة الآلات والمركبات الصناعية ، أو في قطاع تخزين الطاقة ، حيث تتطلب جميعها عادةً سعات متوسطة إلى عالية.

لقد تمت مناقشة مزايا وعيوب أنواع الخلايا المختلفة بالفعل، ولكن قلة من الناس يستفسرون عن عملية إنتاج خلايا بطاريات الليثيوم أيون وكيفية عملها.

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

تُصنع الخلايا الأسطوانية عادةً بأحجام قياسية. أحد الأحجام الشائعة هو النوع 18650 (قطر 18 مم، ارتفاع 65 مم) . يبلغ وزن هذا النوع حوالي 45 غرامًا، ويمكنه توفير سعة تتراوح بين 1.2 و3 أمبير/ساعة، وذلك حسب التقنية 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.

تُصنع الخلايا المنشورية بسعات تتراوح من بضعة أمبيرات ساعة مخصصة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة إلى مئات الأمبيرات الساعة المصممة لتطبيقات السيارات الكهربائية . ويتراوح وزنها بين 0.8 و 5.2 كيلوغرام.


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):

سعة اسمية تبلغ مئات الأمبيرات في الساعة. توفر هذه التقنية أفضل نسبة بين القدرة والطاقة لكل وحدة حجم. وهذا أمر بالغ الأهمية، خاصةً في البطاريات ذات السعة العالية والتيار العالي والجهد المنخفض نسبيًا المستخدمة في معدات مناولة المواد.

الاستخدام الأمثل لمساحة البطارية المتاحة. لا توجد فراغات بين الخلايا، مما يسمح بأقصى سعة ممكنة للبطارية، مع توفير مساحة كافية لاستيعاب أي وزن إضافي مطلوب، أو مواد مانعة للتسرب، أو سخان، أو شاحن داخلي، أو أي ترقيات أخرى للبطارية ضمن المساحة المحدودة لحجرة البطارية.

تتميز نقاط التلامس بقوة كافية لتوصيل قضبان التوزيع بشكل موثوق. وهذا عامل أمان بالغ الأهمية في عمليات التشغيل ذات الاهتزازات العالية، وخاصة في الرافعات الشوكية ذات الإطارات المطاطية.

وزن البطارية مرن. لا يُمثل وزن حزمة بطاريات الليثيوم أيون عائقًا أمام معظم معدات مناولة المواد من حيث مداها لكل شحنة (على عكس السيارات الكهربائية الخاصة بالركاب). تعمل الرافعات الشوكية في الغالب بالقرب من محطات الشحن، وغالبًا ما تُصمم بطارياتها كثقل 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.