بطارية ليثيوم أيون

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى الملاحة اذهب الى البحث

بطارية ليثيوم أيون
Nokia Battery.jpg
بطارية ليثيوم أيون 3.6 فولت من هاتف Nokia 3310 المحمول
محددة في مجال الطاقة100-265 واط · ساعة / كجم [1] [2] [3] (0.36–0.875 ميجا جول / كجم)
كثافة الطاقة250-693 واط · ساعة / لتر [4] [5] [3] (0.90 - 2.43 ميجا جول / لتر)
قوة محددة~ 250 - ~ 340 واط / كجم [1]
كفاءة الشحن / التفريغ80-90٪ [6]
الطاقة / سعر المستهلك7.6 واط / دولار
أمريكي 132 دولار أمريكي / كيلوواط ساعة [7]
معدل التفريغ الذاتي0.35٪ إلى 2.5٪ شهريًا حسب حالة الشحن [8]
متانة الدورة400 - 1200 دورة [9]
جهد الخلية الاسمي3.6 / 3.7 / 3.8 / 3.85 فولت ، LiFePO4 3.2 فولت

بطارية ليثيوم أيون أو بطارية ليثيوم أيون هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن حيث تنتقل أيونات الليثيوم من القطب السالب عبر إلكتروليت إلى القطب الموجب أثناء التفريغ والعودة عند الشحن. تستخدم بطاريات Li-ion مركب الليثيوم المقحم كمواد عند القطب الموجب وعادة ما يكون الجرافيت عند القطب السالب.

تتميز بطاريات Li-ion بكثافة طاقة عالية ، وليس لها تأثير على الذاكرة (بخلاف خلايا LFP ) [10] وتفريغ ذاتي منخفض . يمكن تصنيع الخلايا لإعطاء الأولوية للطاقة أو كثافة الطاقة. [11] ومع ذلك يمكن أن تشكل خطرا على السلامة لأنها تحتوي على إلكتروليتات قابلة للاشتعال وإذا تلفت أو شُحنت بشكل غير صحيح يمكن أن تؤدي إلى انفجارات وحرائق.

تم تطوير نموذج أولي لبطارية Li-ion من قبل Akira Yoshino في عام 1985 ، بناءً على بحث سابق أجراه John Goodenough و M. تم تطوير بطارية Li-ion التجارية بواسطة فريق Sony و Asahi Kasei بقيادة يوشيو نيشي في عام 1991. [15] تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون بشكل شائع للإلكترونيات المحمولة والمركبات الكهربائية وتزداد شعبيتها في التطبيقات العسكرية والفضائية . [16]

تختلف خصائص الكيمياء والأداء والتكلفة والسلامة باختلاف أنواع بطاريات أيونات الليثيوم. تستخدم الإلكترونيات المحمولة في الغالب بطاريات ليثيوم بوليمر (مع هلام بوليمر مثل إلكتروليت) ، أكسيد الكوبالت الليثيوم ( LiCoO
2
) مادة الكاثود ، وأنود الجرافيت ، اللذان يوفران معًا كثافة طاقة عالية. [17] [18] فوسفات الحديد الليثيوم ( LiFePO
4
) ، أكسيد الليثيوم والمنغنيز ( LiMn
2
ا
4
إسبنيل ، أو لي
2
MnO
3
- مواد ذات طبقات غنية بالليثيوم ، LMR-NMC) ، وأكسيد الكوبالت والنيكل والمنغنيز ( LiNiMnCoO )
2
أو NMC) حياة أطول وقد يكون لها قدرة سعرية أفضل. تستخدم هذه البطاريات على نطاق واسع للأدوات الكهربائية والمعدات الطبية والأدوار الأخرى. تستخدم NMC ومشتقاتها على نطاق واسع في السيارات الكهربائية.

تشمل مجالات البحث الخاصة ببطاريات الليثيوم أيون إطالة العمر ، وزيادة كثافة الطاقة ، وتحسين السلامة ، وخفض التكلفة ، وزيادة سرعة الشحن ، [19] من بين أمور أخرى. يجري البحث في مجال الإلكتروليتات غير القابلة للاشتعال كمسار لزيادة الأمان على أساس القابلية للاشتعال والتطاير للمذيبات العضوية المستخدمة في الإلكتروليت النموذجي. وتشمل الاستراتيجيات بطاريات الليثيوم أيون المائية ، والكهارل الصلبة الخزفية ، والإلكتروليتات البوليمرية ، والسوائل الأيونية ، والأنظمة المفلورة بشدة. [20] [21] [22] [23]

التاريخ

يعود البحث عن بطاريات Li-ion القابلة لإعادة الشحن إلى الستينيات ؛ أحد أقدم الأمثلة هو CuF
2
/ بطارية Li التي طورتها وكالة ناسا في عام 1965. كان الاختراق الذي أنتج أقدم شكل لبطارية Li-ion الحديثة على يد الكيميائي البريطاني M. Stanley Whittingham في عام 1974 ، الذي استخدم ثاني كبريتيد التيتانيوم ( TiS ) لأول مرة.
2
) كمادة الكاثود ، التي لها هيكل متعدد الطبقات يمكن أن يأخذ أيونات الليثيوم دون تغييرات كبيرة في هيكلها البلوري . حاولت Exxon تسويق هذه البطارية في أواخر السبعينيات ، لكنها وجدت أن التركيب باهظ الثمن ومعقد ، مثل TiS
2
حساس للرطوبة ويطلق H سامة
2
غاز S
عند ملامسته للماء. والأكثر منعًا هو أن البطاريات كانت أيضًا عرضة للاشتعال تلقائيًا بسبب وجود الليثيوم المعدني في الخلايا. [24]

في عام 1980 ، استبدل Koichi Mizushima و John B. Goodenough ، بعد اختبار مجموعة من المواد البديلة ، TiS
2
مع أكسيد الكوبالت الليثيوم ( LiCoO
2
، أو LCO) ، والتي لها بنية طبقات مماثلة ولكنها توفر جهدًا أعلى وأكثر استقرارًا في الهواء. سيتم استخدام هذه المادة لاحقًا في أول بطارية Li-ion التجارية ، على الرغم من أنها لم تحل ، بمفردها ، مشكلة القابلية للاشتعال المستمرة. [24] في نفس العام ، أظهر رشيد يازمي التبادل الكهروكيميائي العكسي لليثيوم في الجرافيت ، [25] [26] واخترع قطب غرافيت الليثيوم (الأنود). [27] [12]

استخدمت هذه المحاولات المبكرة لتطوير بطاريات Li-ion القابلة لإعادة الشحن أنودات الليثيوم المعدنية ، والتي تم التخلي عنها في النهاية بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة ، حيث أن معدن الليثيوم غير مستقر وعرضة لتشكيل التغصنات ، مما قد يتسبب في حدوث قصر في الدائرة . كان الحل النهائي هو استخدام أنود إقحام ، مشابه لذلك المستخدم للكاثود ، والذي يمنع تكوين معدن الليثيوم أثناء شحن البطارية. تمت دراسة مجموعة متنوعة من مواد الأنود ؛ في عام 1987 ، حصل أكيرا يوشينو على براءة اختراع لما سيصبح أول بطارية ليثيوم أيون تجارية تستخدم أنودًا من " الكربون الناعم " (مادة تشبه الفحم) جنبًا إلى جنب مع كاثود LCO الذي تم الإبلاغ عنه سابقًا من Goodenough وإستر كربونات- المنحل بالكهرباء. في عام 1991 ، وباستخدام تصميم يوشينو ، بدأت سوني في إنتاج وبيع أول بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن في العالم. في العام التالي ، أطلق مشروع مشترك بين شركة Toshiba و Asashi Kasei أيضًا بطارية ليثيوم أيون الخاصة بهما. [24]

تم تحقيق تحسينات كبيرة في كثافة الطاقة في التسعينيات من خلال استبدال أنود الكربون الناعم أولاً بالكربون الصلب ثم لاحقًا بالجرافيت ، وهو مفهوم اقترحه في الأصل يورغن أوتو بيسينهارد في عام 1974 ولكنه اعتبر غير ممكن بسبب عدم التوافق مع الإلكتروليتات المستخدمة في ذلك الوقت. [24] [28] [29]

في عام 2012 ، حصل John B. Goodenough و Rachid Yazami و Akira Yoshino على ميدالية IEEE لعام 2012 لتقنيات البيئة والسلامة لتطوير بطارية ليثيوم أيون ؛ حصل Goodenough و Whittingham و Yoshino على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 "لتطوير بطاريات أيونات الليثيوم".

في عام 2010 ، كانت الطاقة الإنتاجية العالمية لبطاريات الليثيوم أيون 20 جيجاواط / ساعة. [30] بحلول عام 2016 ، كان 28 جيجاواط / ساعة ، مع 16.4 جيجاواط / ساعة في الصين. [31] يقدر الإنتاج في عام 2021 من خلال مصادر مختلفة بما يتراوح بين 200 و 600 جيجاوات ساعة ، وتتراوح التوقعات لعام 2023 من 400 إلى 1100 جيجاوات ساعة. [32]

تصميم

خلية بطارية ليثيوم أيون أسطوانية من باناسونيك 18650 قبل الإغلاق.
إلكترونيات مراقبة بطارية الليثيوم أيون (الحماية من الشحن الزائد والتفريغ العميق)
بطارية ليثيوم أيون بحجم 18650 ، مع قلوية AA للقياس. يتم استخدام 18650 على سبيل المثال في أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو Tesla Model S.

بشكل عام ، يتكون القطب السالب لخلية الليثيوم أيون التقليدية من الكربون . عادة ما يكون القطب الموجب عبارة عن أكسيد فلز . المنحل بالكهرباء عبارة عن ملح ليثيوم في مذيب عضوي . [33] تنعكس الأدوار الكهروكيميائية للأقطاب بين القطب الموجب والكاثود ، اعتمادًا على اتجاه تدفق التيار عبر الخلية.

الأنود الأكثر استخدامًا تجاريًا (القطب السالب) هو الجرافيت ، والذي يرتبط في حالته الكاملة الليثية من LiC 6 بسعة قصوى تبلغ 1339 درجة مئوية / جم (372 مللي أمبير / جم). [34] يكون القطب الموجب بشكل عام واحدًا من ثلاث مواد: أكسيد ذو طبقات ( مثل أكسيد الكوبالت الليثيوم ) ، أو بوليانيون (مثل فوسفات حديد الليثيوم ) أو الإسبنيل (مثل أكسيد منجنيز الليثيوم ). [35] تشتمل المزيد من المواد التجريبية على أقطاب كهربائية تحتوي على الجرافين ، على الرغم من أنها لا تزال بعيدة عن كونها مجدية تجاريًا نظرًا لارتفاع تكلفتها. [36]

يتفاعل الليثيوم بقوة مع الماء لتكوين هيدروكسيد الليثيوم (LiOH) وغاز الهيدروجين . وبالتالي ، عادةً ما يتم استخدام إلكتروليت غير مائي ، والحاوية محكمة الغلق تستبعد الرطوبة من عبوة البطارية. عادة ما يكون المحلول الكهربائي غير المائي عبارة عن خليط من الكربونات العضوية مثل كربونات الإيثيلين أو كربونات ثنائي إيثيل المحتوية على معقدات أيونات الليثيوم. [37] الملح دائمًا ما يكون عبارة عن سداسي فلورو فوسفات الليثيوم ( LiPF
6
) ، والذي يجمع بين التوصيل الأيوني الجيد والاستقرار الكيميائي والكهروكيميائي. أملاح أخرى مثل بيركلورات الليثيوم ( LiClO
4
) ، الليثيوم رباعي فلورو بورات ( LiBF
4
) ، والليثيوم مكرر (ثلاثي فلورو الميثان سلفونيل) إيميد ( LiC
2
F
6
رقم
4
س
2
) كثيرًا في البحث لأسباب تتعلق بالتكلفة أو الراحة ولكنها غير قابلة للاستخدام في الخلايا التجارية. [38]

اعتمادًا على خيارات المواد ، يمكن أن يتغير الجهد وكثافة الطاقة وعمر وسلامة بطارية ليثيوم أيون بشكل كبير. كان الجهد الحالي يستكشف استخدام معماريات جديدة باستخدام تقنية النانو لتحسين الأداء. تشمل مجالات الاهتمام مواد الأقطاب الكهربائية على نطاق النانو وهياكل الأقطاب الكهربائية البديلة. [39]

أدى الطلب المتزايد على البطاريات إلى قيام البائعين والأكاديميين بالتركيز على تحسين كثافة الطاقة ، ودرجة حرارة التشغيل ، والسلامة ، والمتانة ، ووقت الشحن ، وطاقة الإخراج ، والقضاء على متطلبات الكوبالت ، [40] [41] وتكلفة تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون .

الكيمياء الكهربية

المواد المتفاعلة في التفاعلات الكهروكيميائية في خلية أيون الليثيوم هي مواد من الأنود والكاثود ، وكلاهما مركبات تحتوي على ذرات الليثيوم. أثناء الشحن ، أكسدة نصف تفاعلفي القطب الموجب ينتج أيونات الليثيوم موجبة الشحنة والإلكترونات سالبة الشحنة. قد ينتج عن تفاعل نصف الأكسدة أيضًا مادة غير مشحونة تبقى عند الأنود. تتحرك أيونات الليثيوم عبر الإلكتروليت ، وتتحرك الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية ، ثم تتحد عند الكاثود (مع مادة الكاثود) في تفاعل نصف اختزال. يوفر المنحل بالكهرباء والدائرة الخارجية وسائط موصلة لأيونات الليثيوم والإلكترونات ، على التوالي ، لكنهما لا يشتركان في التفاعل الكهروكيميائي. أثناء التفريغ ، تتدفق الإلكترونات من القطب السالب (الأنود) نحو القطب الموجب (الكاثود) عبر الدائرة الخارجية. تؤدي التفاعلات أثناء التفريغ إلى تقليل الإمكانات الكيميائية للخلية ، لذا فإن التفريغ ينقل الطاقةمن الخلية إلى أي مكان يتبدد فيه التيار الكهربائي طاقته ، غالبًا في الدائرة الخارجية. أثناء الشحن ، تسير هذه التفاعلات والنقل في الاتجاه المعاكس: تتحرك الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب عبر الدائرة الخارجية. لشحن الخلية ، يجب أن توفر الدائرة الخارجية طاقة كهربائية. ثم يتم تخزين هذه الطاقة كطاقة كيميائية في الخلية (مع بعض الخسارة ، على سبيل المثال بسبب كفاءة الكولومبية أقل من 1).

يسمح كلا القطبين لأيونات الليثيوم بالتحرك داخل وخارج هياكلها من خلال عملية تسمى الإدخال ( الإقحام ) أو الاستخراج ( إزالة التداخل ) ، على التوالي.

نظرًا لأن أيونات الليثيوم "صخرة" ذهابًا وإيابًا بين القطبين ، تُعرف هذه البطاريات أيضًا باسم "بطاريات الكرسي الهزاز" أو "البطاريات المتأرجحة" (وهو مصطلح قدمته بعض الصناعات الأوروبية). [42] [43]

تمثل المعادلات التالية الكيمياء.

نصف تفاعل القطب الموجب (الكاثود) في ركيزة أكسيد الكوبالت المشبع بالليثيوم هو [44] [45]

القطب السالب (الأنود) نصف تفاعل الجرافيت هو

رد الفعل الكامل (من اليسار إلى اليمين: التفريغ ، من اليمين إلى اليسار: الشحن)

رد الفعل الكلي له حدوده. الإفراط في التفريغ المفرط لأكسيد الكوبالت الليثيوم ، مما يؤدي إلى إنتاج أكسيد الليثيوم ، [46] ربما عن طريق التفاعل التالي الذي لا رجعة فيه:

يؤدي الشحن الزائد حتى 5.2  فولت إلى تكوين أكسيد الكوبالت (IV) ، كما يتضح من حيود الأشعة السينية : [47]

في بطارية ليثيوم أيون ، يتم نقل أيونات الليثيوم من وإلى الأقطاب الموجبة أو السالبة عن طريق أكسدة المعدن الانتقالي ، الكوبالت ( Co ) ، في Li
1- س
سجع
2
من Co3+
إلى Co4+
أثناء الشحن ، وخفض من Co4+
إلى Co3+
أثناء التفريغ. يكون تفاعل القطب الكوبالت قابلاً للعكس فقط لـ x <0.5 ( x بوحدات الخلد ) ، مما يحد من عمق التفريغ المسموح به. تم استخدام هذه الكيمياء في خلايا Li-ion التي طورتها Sony في عام 1990. [48]

طاقة الخلية تساوي الجهد مضروبًا في الشحنة. يمثل كل جرام من الليثيوم ثابت فاراداي / 6.941 ، أو 13901 كولوم. عند 3 فولت ، ينتج عن ذلك 41.7 كيلو جول لكل جرام من الليثيوم ، أو 11.6 كيلو واط في الساعة لكل كيلوجرام من الليثيوم. هذا أكثر قليلاً من حرارة احتراق البنزين ولكنه لا يأخذ في الاعتبار المواد الأخرى التي تدخل في بطارية الليثيوم والتي تجعل بطاريات الليثيوم أثقل عدة مرات لكل وحدة طاقة.

تكون الفولتية الخلوية الواردة في قسم الكيمياء الكهربائية أكبر من الإمكانات التي تتحلل فيها المحاليل المائية .

تتكون الإلكتروليتات السائلة في بطاريات الليثيوم أيون من أملاح الليثيوم ، مثل LiPF
6
، LiBF
4
أو LiClO
4
في مذيب عضوي ، مثل كربونات الإيثيلين وكربونات ثنائي ميثيل وكربونات ثنائي إيثيل . [49] يعمل المنحل بالكهرباء السائل كمسار موصل لحركة الكاتيونات التي تمر من الأقطاب السالبة إلى الأقطاب الموجبة أثناء التفريغ. تتراوح الموصلات النموذجية للإلكتروليت السائل في درجة حرارة الغرفة (20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت)) في نطاق 10  مللي ثانية / سم ، وتزداد بحوالي 30-40٪ عند 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت) وتتناقص قليلاً عند 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت). [50] الجمع بين الكربونات الحلقية والخطية (على سبيل المثال ، كربونات الإيثيلين (EC) وكربونات ثنائي ميثيل (DMC)) يوفر موصلية عالية والقدرة على تشكيل الطور البيني للكهرباء الصلبة (SEI). تتحلل المذيبات العضوية بسهولة على الأقطاب الكهربائية السالبة أثناء الشحن. عند استخدام المذيبات العضوية المناسبة كإلكتروليت ، يتحلل المذيب عند الشحن الأولي ويشكل طبقة صلبة تسمى الطور البيني للإلكتروليت الصلب ، [51] وهي عازلة كهربائياً ، ولكنها توفر موصلية أيونية مهمة. يمنع الطور البيني المزيد من تحلل الإلكتروليت بعد الشحنة الثانية. على سبيل المثال ، تتحلل كربونات الإيثيلين عند جهد مرتفع نسبيًا ، 0.7 فولت مقابل الليثيوم ، وتشكل واجهة كثيفة ومستقرة. [52] توفر الإلكتروليتات المركبة على أساس POE (بولي (أوكسي إيثيلين)) واجهة مستقرة نسبيًا. [53][54] يمكن أن يكون صلبًا (وزن جزيئي مرتفع) ويتم تطبيقه في خلايا Li-polymer جافة ، أو سائلًا (وزن جزيئي منخفض) ويتم تطبيقه في خلايا Li-ion العادية. السوائل الأيونية في درجة حرارة الغرفة (RTILs) هي طريقة أخرى للحد من قابلية الاشتعال وتقلب الإلكتروليتات العضوية. [55]

تتضمن التطورات الحديثة في تكنولوجيا البطاريات استخدام مادة صلبة كمادة إلكتروليت. أكثر هذه الواعدة هي السيراميك. [56] الإلكتروليتات الخزفية الصلبة هي في الغالب أكاسيد فلز الليثيوم ، والتي تسمح بنقل أيونات الليثيوم عبر المادة الصلبة بسهولة أكبر بسبب الليثيوم الداخلي. تتمثل الفائدة الرئيسية للشوارد الصلبة في عدم وجود خطر حدوث تسربات ، وهي مشكلة خطيرة تتعلق بسلامة البطاريات التي تحتوي على إلكتروليتات سائلة. [57] يمكن تقسيم الإلكتروليتات الخزفية الصلبة إلى فئتين رئيسيتين: السيراميك والزجاج. الإلكتروليتات الصلبة الخزفية عبارة عن مركبات مرتبة بدرجة عالية ذات هياكل بلورية تحتوي عادةً على قنوات نقل أيونية. [58]الإلكتروليتات الخزفية الشائعة هي موصلات أيونات الليثيوم الفائقة (LISICON) والبيروفسكايت . الإلكتروليتات الصلبة الزجاجية هي هياكل ذرية غير متبلورة تتكون من عناصر مماثلة للإلكتروليتات الخزفية الصلبة ولكن لديها موصلات أعلى بشكل عام بسبب الموصلية العالية عند حدود الحبوب . [59] يمكن جعل الإلكتروليتات الزجاجية والسيراميك موصلة للأيونات بشكل أكبر عن طريق استبدال الأكسجين بالكبريت. أكبر نصف قطر للكبريت وقدرته العالية على الاستقطابتسمح بتوصيل أعلى من الليثيوم. هذا يساهم في موصلات الإلكتروليتات الصلبة التي تقترب من التكافؤ مع نظيراتها السائلة ، مع معظمها في حدود 0.1 مللي ثانية / سم والأفضل عند 10 مللي ثانية / سم. [60] طريقة فعالة واقتصادية لضبط خصائص الإلكتروليتات المستهدفة عن طريق إضافة مكون ثالث بتركيزات صغيرة ، والمعروفة باسم مادة مضافة. [61]بإضافة المادة المضافة بكميات صغيرة ، لن تتأثر الخصائص الحجمية لنظام الإلكتروليت بينما يمكن تحسين الخاصية المستهدفة بشكل كبير. يمكن تقسيم الإضافات العديدة التي تم اختبارها إلى الفئات المميزة الثلاث التالية: (1) تلك المستخدمة في تعديلات كيمياء SEI ؛ (2) تلك المستخدمة لتحسين خصائص التوصيل الأيوني ؛ (3) تلك المستخدمة لتحسين سلامة الخلية (مثل منع الشحن الزائد). [ بحاجة لمصدر ]

الشحن والتفريغ

أثناء التفريغ ، أيونات الليثيوم ( Li+
) حمل التيار داخل البطارية من القطب السالب إلى القطب الموجب ، عبر الإلكتروليت غير المائي والحجاب الحاجز الفاصل. [62]

أثناء الشحن ، يطبق مصدر طاقة كهربائية خارجي (دائرة الشحن) جهدًا زائدًا (جهد أعلى من إنتاج البطارية ، من نفس القطبية) ، مما يجبر تيار الشحن على التدفق داخل البطارية من القطب الموجب إلى القطب السالب ، أي في الاتجاه العكسي لتيار التفريغ في ظل الظروف العادية. ثم تهاجر أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب ، حيث تصبح مطمورة في مادة القطب المسامي في عملية تعرف باسم الإقحام .

يمكن أن تصل خسائر الطاقة الناتجة عن مقاومة التلامس الكهربائي عند الأسطح البينية بين طبقات القطب وعند ملامسة مجمعات التيار إلى 20٪ من إجمالي تدفق الطاقة للبطاريات في ظل ظروف التشغيل النموذجية. [63]

تختلف إجراءات الشحن لخلايا Li-ion المفردة وبطاريات Li-ion الكاملة قليلاً:

  1. تيار مستمر (CC).
  2. الجهد المستمر (CV).
  • يتم شحن بطارية Li-ion (مجموعة من خلايا Li-ion في سلسلة) على ثلاث مراحل:
  1. تيار مستمر .
  2. التوازن (غير مطلوب بمجرد توازن البطارية).
  3. جهد ثابت .

أثناء مرحلة التيار الثابت ، يطبق الشاحن تيارًا ثابتًا على البطارية بجهد متزايد باطراد ، حتى يتم الوصول إلى حد الجهد لكل خلية.

أثناء مرحلة التوازن ، يقوم الشاحن بتقليل تيار الشحن (أو دورات الشحن وإيقافه لتقليل متوسط ​​التيار) بينما يتم إحضار حالة شحن الخلايا الفردية إلى نفس المستوى بواسطة دائرة موازنة ، حتى تتم موازنة البطارية. بعض أجهزة الشحن السريعة تتخطى هذه المرحلة. تحقق بعض أجهزة الشحن التوازن عن طريق شحن كل خلية بشكل مستقل.

أثناء مرحلة الجهد الثابت ، يطبق الشاحن جهدًا يساوي الحد الأقصى لجهد الخلية مضروبًا في عدد الخلايا في السلسلة على البطارية ، حيث ينخفض ​​التيار تدريجيًا نحو الصفر ، حتى يصبح التيار أقل من عتبة محددة تبلغ حوالي 3٪ من القيمة الأولية تيار الشحن المستمر.

تتصدر الشحنات الدورية حوالي مرة واحدة لكل 500 ساعة. يوصى ببدء الشحن العلوي عندما يقل الجهد عن 4.05 فولت / خلية. [ مشكوك فيه ]

يمكن أن يؤدي عدم اتباع قيود التيار والجهد إلى حدوث انفجار. [66] [67]

حدود درجة حرارة شحن Li-ion أكثر صرامة من حدود التشغيل. تعمل كيمياء الليثيوم أيون بشكل جيد في درجات الحرارة المرتفعة ولكن التعرض للحرارة لفترات طويلة يقلل من عمر البطارية. توفر بطاريات Li ‑ ion أداء شحن جيدًا في درجات حرارة منخفضة وقد تسمح أيضًا "بالشحن السريع" في نطاق درجة حرارة من 5 إلى 45 درجة مئوية (41 إلى 113 درجة فهرنهايت). [68] [ مطلوب مصدر أفضل ]يجب أن يتم الشحن في نطاق درجة الحرارة هذا. في درجات حرارة تتراوح من 0 إلى 5 درجات مئوية ، يمكن الشحن ، ولكن يجب تقليل تيار الشحن. أثناء الشحن بدرجة حرارة منخفضة ، يكون الارتفاع الطفيف في درجة الحرارة فوق درجة الحرارة المحيطة بسبب مقاومة الخلية الداخلية مفيدًا. قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أثناء الشحن إلى تدهور البطارية ، وسيؤدي الشحن عند درجات حرارة أعلى من 45 درجة مئوية إلى تدهور أداء البطارية ، بينما في درجات الحرارة المنخفضة قد تزيد المقاومة الداخلية للبطارية ، مما يؤدي إلى بطء الشحن وبالتالي فترات شحن أطول. [68] [ أفضل مصدر مطلوب ] لا ينبغي شحن بطاريات الليثيوم أيون للمستهلكين في درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت). على الرغم من أن حزمة البطارية [69]قد يبدو أنه يشحن بشكل طبيعي ، يمكن أن يحدث الطلاء الكهربائي للليثيوم المعدني في القطب السالب أثناء شحنة تحت التجميد ، وقد لا يمكن إزالته حتى عن طريق التدوير المتكرر. لا تسمح معظم الأجهزة المزودة ببطاريات Li-ion بالشحن خارج 0-45 درجة مئوية لأسباب تتعلق بالسلامة ، باستثناء الهواتف المحمولة التي قد تسمح بدرجة معينة من الشحن عند اكتشاف مكالمة طوارئ قيد التنفيذ. [70]

بطارية ليثيوم أيون من كمبيوتر محمول (176 كيلو جول)

تفريغ البطاريات تدريجيًا ذاتيًا حتى لو لم تكن موصولة وتوصيل التيار. تتميز بطاريات Li-ion القابلة لإعادة الشحن بمعدل تفريغ ذاتي عادة من قبل الشركات المصنعة ليكون 1.5-2٪ شهريًا. [71] [72]

يزيد المعدل مع درجة الحرارة وحالة الشحن. وجدت دراسة أجريت عام 2004 أنه بالنسبة لمعظم ظروف ركوب الدراجات ، كان التفريغ الذاتي يعتمد بشكل أساسي على الوقت ؛ ومع ذلك ، بعد عدة أشهر من الوقوف في دائرة مفتوحة أو شحنة عائمة ، أصبحت الخسائر المعتمدة على حالة الشحن كبيرة. لم يزد معدل التفريغ الذاتي بشكل رتيب مع حالة الشحن ، ولكنه انخفض إلى حد ما في حالات الشحن الوسيطة. [73] قد تزيد معدلات التفريغ الذاتي مع تقدم عمر البطاريات. [74] في عام 1999 ، تم قياس التفريغ الذاتي شهريًا عند 8٪ عند 21 درجة مئوية ، 15٪ عند 40 درجة مئوية ، 31٪ عند 60 درجة مئوية. [75] بحلول عام 2007 ، قُدِّر معدل التفريغ الذاتي الشهري بنسبة 2٪ إلى 3٪ ، [76] و 2 [8] -3٪ بحلول عام 2016. [77]

بالمقارنة ، انخفض معدل التفريغ الذاتي لبطاريات NiMH ، اعتبارًا من عام 2017 ، من 30٪ شهريًا للخلايا الشائعة سابقًا [78] إلى حوالي 0.08-0.33٪ شهريًا لبطاريات NiMH منخفضة التفريغ الذاتي ، [79] وحوالي 10٪ شهريا في بطاريات NiCd . [ بحاجة لمصدر ]

الكاثود

يتم تصنيع مواد الكاثود بشكل عام من LiCoO
2
أو LiMn
2
ا
4
. تقوم المادة القائمة على الكوبالت بتطوير هيكل رباعي السطوح زائف يسمح بانتشار أيون الليثيوم ثنائي الأبعاد. [80] تعتبر الكاثودات القائمة على الكوبالت مثالية بسبب السعة الحرارية النظرية العالية ، والقدرة الحجمية العالية ، والتفريغ الذاتي المنخفض ، والجهد العالي للتفريغ ، والأداء الجيد للدوران. تشمل القيود التكلفة العالية للمادة ، والاستقرار الحراري المنخفض. [81] تعتمد المواد القائمة على المنغنيز نظامًا شبكيًا بلوريًا مكعبًا ، والذي يسمح بنشر الليثيوم أيون ثلاثي الأبعاد. [80]تعتبر كاثودات المنغنيز جذابة لأن المنغنيز أرخص سعرًا ولأنه يمكن نظريًا استخدامه لصنع بطارية أكثر كفاءة وطويلة الأمد إذا أمكن التغلب على قيودها. تشمل القيود ميل المنجنيز إلى الذوبان في الإلكتروليت أثناء ركوب الدراجات مما يؤدي إلى ضعف استقرار الدورة للكاثود. [81] الكاثودات القائمة على الكوبالت هي الأكثر شيوعًا ، ولكن يتم البحث عن مواد أخرى بهدف خفض التكاليف وتحسين عمر البطارية. [82]

اعتبارًا من عام 2017 ، LiFePO
4
هو مرشح للإنتاج على نطاق واسع لبطاريات الليثيوم أيون مثل تطبيقات السيارات الكهربائية نظرًا لتكلفتها المنخفضة وأمانها الممتاز ومتانتها العالية. على سبيل المثال ، احتفظت بطاريات Sony Fortelion بنسبة 74٪ من سعتها بعد 8000 دورة مع تفريغ بنسبة 100٪. [83] مطلوب عامل موصل للكربون للتغلب على الموصلية الكهربائية المنخفضة. [84]

القطب الموجب
تكنولوجيا شركة التطبيق الهدف المنفعة
الليثيوم والنيكل والمنغنيز وأكسيد الكوبالت
NMC ، LiNi x Mn y Co z O 2
شركة إمارا ، نيسان موتور ، [85] [86] شركة ميكروفاست ، إل جي كيم ، [87] نورث فولت [88] السيارات الكهربائية ، الأدوات الكهربائية ، تخزين طاقة الشبكة طاقة نوعية جيدة وكثافة قدرة محددة
ليثيوم نيكل الكوبالت أكسيد الألومنيوم
NCA ، LiNiCoAlO 2
باناسونيك [ 87] Saft Groupe SA [89] Samsung [90] سيارة كهربائية طاقة عالية محددة ، وعمر جيد
أكسيد المنغنيز الليثيوم
LMO ، LiMn 2 O 4
LG Chem ، [91] NEC ، Samsung ، [92] Hitachi ، [93] Nissan / AESC ، [94] EnerDel [95] سيارة كهربائية هجينة ، هاتف محمول ، كمبيوتر محمول
فوسفات الحديد الليثيوم
LFP ، LiFePO 4
جامعة تكساس / Hydro-Québec ، [96] Phostech Lithium Inc. ، Valence Technology ، A123Systems / MIT [97] [98] Segway Personal Transporter ، أدوات كهربائية ، منتجات طيران ، أنظمة هجينة للسيارات ، تحويلات PHEV كثافة معتدلة (2 أمبير ساعة مخرجات 70 أمبير) أمان عالي مقارنة بأنظمة الكوبالت / المنغنيز. درجة حرارة التشغيل> 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت)
أكسيد الكوبالت الليثيوم
LCO ، LiCoO 2
أول إنتاج تجاري من سوني [99] [48] استخدام واسع ، كمبيوتر محمول طاقة نوعية عالية

الأنود

يتم تصنيع مواد القطب السالب تقليديًا من الجرافيت ومواد الكربون الأخرى ، على الرغم من زيادة استخدام المواد الحديثة القائمة على السيليكون (انظر بطارية Nanowire ). تُستخدم هذه المواد لأنها وفيرة وهي موصلة كهربائياً ويمكن أن تقطع أيونات الليثيوم لتخزين الشحنة الكهربائية مع تمدد حجم متواضع (~ 10٪). [100] الجرافيت هو المادة المهيمنة بسبب جهده المنخفض وأدائه الممتاز. تم إدخال مواد مختلفة ، لكن الجهد العالي الخاص بها يقلل من كثافة الطاقة المنخفضة. [101] الجهد المنخفض هو المطلب الرئيسي ؛ خلاف ذلك ، فإن السعة الزائدة عديمة الفائدة من حيث كثافة الطاقة.

القطب السالب
تكنولوجيا كثافة متانة شركة التطبيق الهدف تعليقات
الجرافيت الوزن: 260 واط / كغم تسلا مادة القطب السالب السائدة المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون ، محدودة بسعة 372 مللي أمبير / جرام. [34] تكلفة منخفضة وكثافة طاقة جيدة. يمكن أن تستوعب أنودات الجرافيت ذرة ليثيوم واحدة لكل ست ذرات كربون. معدل الشحن محكوم بشكل صفائح الجرافين الطويلة الرفيعة. أثناء الشحن ، يجب أن تنتقل أيونات الليثيوم إلى الحواف الخارجية لصفيحة الجرافين قبل أن تستقر (تداخل) بين الألواح. يستغرق المسار الملتوي وقتًا طويلاً بحيث يواجه ازدحامًا حول تلك الحواف. [102]
تيتانات الليثيوم
LTO ، Li 4 Ti 5 O 12
توشيبا ، ألتيرنانو السيارات ( Phoenix Motorcars ) ، الشبكة الكهربائية (PJM Interconnection Regional Transmission Organization area ، [103] وزارة الدفاع الأمريكية [104] ) ، الحافلة (بروتيرا) تحسين الإخراج ووقت الشحن والمتانة (الأمان ، درجة حرارة التشغيل -50-70 درجة مئوية (-58-158 درجة فهرنهايت)). [105]
الكربون الصلب إنرج 2 [106] الالكترونيات المنزلية سعة تخزين أكبر.
سبائك القصدير / الكوبالت سوني الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية (بطارية Sony Nexelion) سعة أكبر من خلية بها جرافيت (بطارية من نوع 3.5 آه 18650).
السيليكون / الكربون الحجمي:
730 واط · ساعة / لتر الوزن: 450 واط / كغم
أمبريوس [107] الهواتف الذكية بسعة 5000 مللي أمبير في الساعة يستخدم أقل من 10٪ بالوزن من أسلاك السيليكون النانوية مع الجرافيت والمجلدات. كثافة الطاقة: ~ 74 مللي أمبير / جرام.

طريقة أخرى استخدمت رقائق السيليكون الكريستالية المغلفة بالكربون بسمك 15 نانومتر. حققت نصف الخلية المختبرة 1.2 آه / جم على مدى 800 دورة. [108]

نظرًا لأن الجرافيت محدود بسعة قصوى تبلغ 372 مللي أمبير / جم [34] فقد تم تخصيص الكثير من الأبحاث لتطوير المواد التي تظهر قدرات نظرية أعلى ، والتغلب على التحديات التقنية التي تعوق تنفيذها حاليًا. مقالة مراجعة شاملة لعام 2007 بقلم Kasavajjula et al. [109] يلخص البحث المبكر عن الأنودات القائمة على السيليكون لخلايا أيون الليثيوم الثانوية. على وجه الخصوص ، Hong Li et al. [110]أظهر في عام 2000 أن الإدخال الكهروكيميائي لأيونات الليثيوم في جسيمات السيليكون النانوية وأسلاك السيليكون النانوية يؤدي إلى تكوين سبيكة Li-Si غير متبلورة. في نفس العام ، وصف بو جاو ومستشاره للدكتوراه ، البروفيسور أوتو تشو ، دورة الخلايا الكهروكيميائية ذات الأنودات التي تتكون من أسلاك نانوية من السيليكون ، بسعة عكسية تتراوح من 900 إلى 1500 مللي أمبير / غرام على الأقل. [111]

لتحسين استقرار أنود الليثيوم ، تم اقتراح عدة طرق لتركيب طبقة واقية. [112] بدأ النظر إلى السيليكون على أنه مادة أنود لأنه يمكنه استيعاب المزيد من أيونات الليثيوم ، وتخزين ما يصل إلى 10 أضعاف الشحنة الكهربائية ، إلا أن هذا الخلائط بين الليثيوم والسيليكون ينتج عنه تمدد كبير في الحجم (حوالي 400٪) ، [100] مما يتسبب في فشل ذريع للبطارية. [١١٣] تم استخدام السيليكون كمادة الأنود ولكن إدخال واستخراجيمكن أن يحدث تشققات في المواد. تعرض هذه الشقوق سطح Si إلى إلكتروليت ، مما يتسبب في التحلل وتشكيل الطور البيني للكهرباء الصلبة (SEI) على سطح Si الجديد (الجرافين المجعد المغلف بجزيئات Si النانوية). سيستمر هذا SEI في النمو بشكل أكبر ، مما يؤدي إلى استنفاد ما هو متاح، ويؤدي إلى تدهور قدرة واستقرار دورة الأنود.

كانت هناك محاولات لاستخدام العديد من الهياكل النانوية Si التي تشمل الأسلاك النانوية والأنابيب النانوية والأشكال المجوفة والجسيمات النانوية والمسامية النانوية بهدف تحمُّلها () -الإدخال / الإزالة دون تشقق كبير. ومع ذلك ، لا يزال تشكيل SEI على Si يحدث. لذلك سيكون الطلاء منطقيًا ، من أجل حساب أي زيادة في حجم Si ، فإن طلاء السطح المحكم غير قابل للتطبيق. في عام 2012 ، ابتكر باحثون من جامعة نورث وسترن نهجًا لتغليف جزيئات Si النانوية باستخدام أكسيد الجرافين r-GO المجعد. تسمح هذه الطريقة بحماية جزيئات Si النانوية من الإلكتروليت بالإضافة إلى السماح بتمدد Si بدون تمدد بسبب التجاعيد والتجاعيد في كرات الجرافين. [114]

بدأت هذه الكبسولات كتشتت مائي لجزيئات GO و Si ثم يتم رشها في ضباب من القطرات التي تمر عبر فرن الأنبوب. أثناء مرورها عبر يتبخر السائل ، يتم سحب صفائح GO إلى كرة مجعدة بواسطة قوى الشعرية وتغليف جزيئات Si معها. يوجد ملف شحن / تفريغ كلفانيستاتيكي يبلغ 0.05إلى 1للكثافات الحالية من 0.2 إلى 4 A / g ، مما يوفر 1200 مللي أمبير / جرام عند 0.2 أمبير / جرام. [114]

المنحل بالكهرباء

لعبت بدائل الإلكتروليت أيضًا دورًا مهمًا ، على سبيل المثال بطارية ليثيوم بوليمر . تعد إلكتروليتات البوليمر واعدة لتقليل تكوين التغصنات في الليثيوم. من المفترض أن تمنع البوليمرات قصر الدوائر وتحافظ على الموصلية. [112]

تنتشر الأيونات في المنحل بالكهرباء بسبب وجود تغييرات طفيفة في تركيز المنحل بالكهرباء. يعتبر الانتشار الخطي هنا فقط. التغير في التركيز ج ، كدالة للزمن تي والمسافة س ، هو

في هذه المعادلة ، D هو معامل الانتشار لأيون الليثيوم. لها قيمة7.5 × 10 10  م 2 / ث في LiPF
6
بالكهرباء. قيمة ε ، مسامية المنحل بالكهرباء ، هي 0.724. [115]

تنسيقات

الخلايا

تتوفر خلايا Li-ion (المميزة عن البطاريات بأكملها) بأشكال مختلفة ، والتي يمكن عمومًا تقسيمها إلى أربع مجموعات: [116]

  • أسطواني صغير (جسم صلب بدون أطراف توصيل ، مثل تلك المستخدمة في بطاريات الكمبيوتر المحمول القديمة)
  • أسطواني كبير (جسم صلب مع أطراف ملولبة كبيرة)
  • مسطح أو كيس (جسم ناعم ومسطح ، مثل تلك المستخدمة في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الأحدث ؛ هذه بطاريات ليثيوم أيون بوليمر .
  • علبة بلاستيكية صلبة ذات أطراف ملولبة كبيرة (مثل حزم جر السيارة الكهربائية)

تصنع الخلايا ذات الشكل الأسطواني بطريقة " لفة سويسرية " مميزة (تُعرف باسم "لفة الجيلي" في الولايات المتحدة) ، مما يعني أنها عبارة عن "شطيرة" طويلة واحدة من القطب الموجب والفاصل والقطب السالب والفاصل ملفوفة في بكرة واحدة. يمكن تقريب شكل لفة الهلام في الخلايا الأسطوانية بواسطة دوامة أرخميدس . تتمثل إحدى مزايا الخلايا الأسطوانية مقارنة بالخلايا ذات الأقطاب الكهربائية المكدسة في سرعة الإنتاج الأسرع. يمكن أن يكون أحد عيوب الخلايا الأسطوانية هو التدرج الكبير في درجة الحرارة الشعاعية داخل الخلايا التي تتطور عند تيارات التفريغ العالية.

يعطي عدم وجود غلاف لخلايا الحقيبة أعلى كثافة للطاقة الجاذبية ؛ ومع ذلك ، بالنسبة للعديد من التطبيقات العملية ، لا تزال تتطلب وسيلة خارجية للاحتواء لمنع التوسع عندما يكون مستوى الشحن (SOC) مرتفعًا ، [118] وللاستقرار الهيكلي العام لحزمة البطارية التي هي جزء منها. يشار أحيانًا إلى كل من الخلايا البلاستيكية الصلبة والخلايا ذات نمط الحقيبة بالخلايا المنشورية نظرًا لأشكالها المستطيلة. [119] يرى محلل تكنولوجيا البطاريات مارك إليس من شركة Munro & Associates ثلاثة أنواع أساسية من بطاريات Li-ion المستخدمة في بطاريات السيارات الكهربائية الحديثة (~ 2020) على نطاق واسع: الخلايا الأسطوانية (على سبيل المثال ، Tesla) ، الحقيبة المنشورية (على سبيل المثال ، من LG) وخلايا العلبة المنشورية (على سبيل المثال ، من LG و Samsung و Panasonic وغيرها). لكل عامل شكل مزايا وعيوب مميزة لاستخدام المركبات الكهربائية. [18]

منذ عام 2011 ، أعلنت عدة مجموعات بحثية عن عروض لبطاريات تدفق أيونات الليثيوم التي تعلق الكاثود أو مادة الأنود في محلول مائي أو عضوي. [120] [121]

في عام 2014 ، أنشأت باناسونيك أصغر بطارية ليثيوم أيون. إنه على شكل دبوس . يبلغ قطرها 3.5 ملم ووزنها 0.6 جرام. [122] عامل شكل خلية العملة المشابه لبطاريات الليثيوم العادية متاح منذ عام 2006 لخلايا LiCoO 2 ، وعادة ما يتم تحديده بالبادئة "LiR". [123] [124]

بطاريات

حزمة بطارية الليثيوم أيون نيسان ليف .

تتكون البطارية (تسمى أيضًا حزمة البطارية ) من عدة خلايا ليثيوم أيون متصلة. تحتوي حزم البطاريات الخاصة بالإلكترونيات الاستهلاكية الكبيرة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة أيضًا على مستشعرات درجة الحرارة ودوائر منظم الجهد وصنابير الجهد وشاشات حالة الشحن. تقلل هذه المكونات من مخاطر السلامة مثل ارتفاع درجة الحرارة وقصر الدائرة الكهربائية . [125] لتشغيل أجهزة أكبر ، مثل السيارات الكهربائية ، يكون توصيل العديد من البطاريات الصغيرة في دائرة متوازية أكثر فاعلية [126] وأكثر كفاءة من توصيل بطارية واحدة كبيرة. [127]

الاستخدامات

تُستخدم الغالبية العظمى من بطاريات Li-ion التجارية في الإلكترونيات الاستهلاكية والمركبات الكهربائية . [128] تشمل هذه الأجهزة:

المزيد من الاستخدامات المتخصصة تشمل الطاقة الاحتياطية في تطبيقات الاتصالات. [١٣٤] يتم أيضًا مناقشة بطاريات ليثيوم أيون بشكل متكرر كخيار محتمل لتخزين طاقة الشبكة ، [١٣٥] على الرغم من أنها لا تزال غير تنافسية من حيث التكلفة على نطاق واسع. [136]

أداء

كثافة الطاقة النوعية100 إلى 250 واط · ساعة / كجم (360 إلى 900 كيلو جول / كجم) [137] [3]
كثافة الطاقة الحجمية250 إلى 680 واط · ساعة / لتر (900 إلى 2230 جول / سم 3 ) [2] [138] [3]
كثافة القدرة النوعية300 إلى 1500 واط / كجم (عند 20 ثانية و 285 واط · ساعة / لتر) [1] [ فشل التحقق ]

نظرًا لأن بطاريات الليثيوم أيون يمكن أن تحتوي على مجموعة متنوعة من مواد القطب الموجب والسالب ، فإن كثافة الطاقة والجهد تختلف وفقًا لذلك.

يكون جهد الدائرة المفتوحة أعلى مما هو عليه في البطاريات المائية (مثل حمض الرصاص والنيكل وهيدريد المعادن والنيكل والكادميوم ). [139] [ فشل التحقق ] تزداد المقاومة الداخلية مع كل من التدوير والعمر ، [140] على الرغم من أن هذا يعتمد بشدة على الجهد ودرجة الحرارة التي يتم تخزين البطاريات بها. [141]يؤدي ارتفاع المقاومة الداخلية إلى انخفاض الجهد في المحطات تحت الحمل ، مما يقلل من أقصى سحب للتيار. في النهاية ، ستؤدي المقاومة المتزايدة إلى ترك البطارية في حالة بحيث لا يمكنها بعد الآن دعم تيارات التفريغ العادية المطلوبة منها دون انخفاض الجهد غير المقبول أو ارتفاع درجة الحرارة.

البطاريات التي تحتوي على أقطاب موجبة من فوسفات حديد الليثيوم وسالب الجرافيت لها جهد اسمي لدائرة مفتوحة يبلغ 3.2 فولت وبجهد شحن نموذجي يبلغ 3.6 فولت. 4.2 فولت كحد أقصى أثناء الشحن. يتم تنفيذ إجراء الشحن بجهد ثابت مع دارة محددة للتيار (أي الشحن بتيار ثابت حتى يتم الوصول إلى جهد 4.2 فولت في الخلية ويستمر بجهد ثابت مطبق حتى ينخفض ​​التيار بالقرب من الصفر). عادة ، يتم إنهاء الشحن بنسبة 3 ٪ من تيار الشحن الأولي. في الماضي ، لم يكن من الممكن شحن بطاريات الليثيوم أيون بسرعة وكانت تحتاج إلى ساعتين على الأقل لشحنها بالكامل. يمكن شحن خلايا الجيل الحالي بالكامل في 45 دقيقة أو أقل. في عام 2015 ، أظهر الباحثون بطارية صغيرة بسعة 600 مللي أمبير في الساعة مشحونة بنسبة 68 في المائة في دقيقتين وبطارية 3000 مللي أمبير في الساعة مشحونة بنسبة 48 في المائة في خمس دقائق. تبلغ كثافة الطاقة للبطارية الأخيرة 620 واط · ساعة / لتر. استخدم الجهاز ذرات غير متجانسة مرتبطة بجزيئات الجرافيت في الأنود.[142]

تحسن أداء البطاريات المصنعة بمرور الوقت. على سبيل المثال ، في الفترة من 1991 إلى 2005 ، تحسنت قدرة الطاقة لكل سعر لبطاريات الليثيوم أيون بأكثر من عشرة أضعاف ، من 0.3 واط في الساعة لكل دولار إلى أكثر من 3 واط في الساعة لكل دولار. [١٤٣] في الفترة من 2011 إلى 2017 ، بلغ متوسط ​​التقدم 7.5٪ سنويًا. [144] بشكل عام ، بين عامي 1991 و 2018 ، انخفضت أسعار جميع أنواع خلايا أيونات الليثيوم (بالدولار لكل كيلو وات في الساعة) بحوالي 97٪. [3] خلال نفس الفترة الزمنية ، تضاعفت كثافة الطاقة أكثر من ثلاثة أضعاف. [3] ساهمت الجهود المبذولة لزيادة كثافة الطاقة بشكل كبير في خفض التكلفة. [145] يمكن أن يكون للخلايا ذات الأحجام المختلفة ذات الكيمياء المماثلة أيضًا كثافة طاقة مختلفة. الخلية 21700لديها طاقة أكثر بنسبة 50٪ من خلية 18650 ، والحجم الأكبر يقلل من انتقال الحرارة إلى المناطق المحيطة بها. [138]

عمر

يُعرَّف عمر بطارية الليثيوم أيون عادةً على أنه عدد دورات الشحن والتفريغ الكاملة للوصول إلى عتبة الفشل من حيث فقد السعة أو ارتفاع الممانعة. تستخدم ورقة بيانات الشركات المصنّعة عادةً كلمة "دورة الحياة" لتحديد العمر من حيث عدد الدورات للوصول إلى 80٪ من سعة البطارية المقدرة. [146] التخزين غير النشط لهذه البطاريات يقلل أيضًا من قدرتها. يتم استخدام التقويم الزمني لتمثيل دورة الحياة الكاملة للبطارية بما في ذلك كل من عمليات الدورة والتخزين غير النشط. يتأثر عمر دورة البطارية بالعديد من عوامل الإجهاد المختلفة بما في ذلك درجة الحرارة وتيار التفريغ وتيار الشحن وحالة الشحن (عمق التفريغ). [147] [148]لا يتم شحن البطاريات بالكامل ولا يتم تفريغها في تطبيقات حقيقية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات الكهربائية ، وبالتالي فإن تحديد عمر البطارية عبر دورات التفريغ الكامل يمكن أن يكون مضللاً. لتجنب هذا الالتباس ، يستخدم الباحثون أحيانًا التفريغ التراكمي [147] المُعرَّف على أنه إجمالي كمية الشحن (آه) التي توفرها البطارية خلال حياتها الكاملة أو دورات كاملة مكافئة ، [149] والتي تمثل مجموع الدورات الجزئية ككسور من دورة شحن وتفريغ كاملة. يتأثر تدهور البطارية أثناء التخزين بدرجة الحرارة وحالة شحن البطارية (SOC) ويمكن أن يؤدي الجمع بين الشحن الكامل (100٪ SOC) وارتفاع درجة الحرارة (عادةً> 50 درجة مئوية) إلى انخفاض حاد في السعة وتوليد الغاز. [150]يعطي ضرب التفريغ التراكمي للبطارية بالجهد الاسمي المقنن إجمالي الطاقة التي يتم توفيرها على مدار عمر البطارية. من هذا يمكن حساب التكلفة لكل كيلوواط ساعة من الطاقة (بما في ذلك تكلفة الشحن).

تتحلل البطاريات على مدى عمرها الافتراضي تدريجياً مما يؤدي إلى انخفاض السعة بسبب مجموعة متنوعة من التغييرات الكيميائية والميكانيكية في الأقطاب الكهربائية. [151] تتضمن بعض الآليات الأكثر بروزًا نمو الطبقات المقاومة (الطور البيني للإلكتروليت الصلب أو SEI) على أسطح القطب الكهربائي ، وطلاء الليثيوم ، والتكسير الميكانيكي لطبقة SEI أو جسيمات القطب ، والتحلل الحراري للكهارل. [151] يعتمد التدهور بشدة على درجة الحرارة: التدهور في درجة حرارة الغرفة يكون ضئيلًا ولكنه يزيد للبطاريات المخزنة أو المستخدمة في البيئات الساخنة أو الباردة. [152] كما تعمل مستويات الشحن العالية على تسريع فقدان السعة . [153]تولد البطاريات حرارة عند شحنها أو تفريغها ، خاصة في التيارات العالية. حزم البطاريات الكبيرة ، مثل تلك المستخدمة في السيارات الكهربائية ، مجهزة بشكل عام بأنظمة إدارة حرارية تحافظ على درجة حرارة بين 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) و 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت). [154] تعتمد درجات حرارة الحقيبة والخلية الأسطوانية خطيًا على تيار التفريغ. [١٥٥] التهوية الداخلية السيئة قد تزيد من درجات الحرارة. تختلف معدلات الخسارة حسب درجة الحرارة: 6٪ خسارة عند 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) ، 20٪ عند 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) ، 35٪ عند 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت). [ بحاجة لمصدر ] في المقابل ، عمر التقويم LiFePO
4
لا تتأثر الخلايا بحالات الشحن العالية. [156] [157] [ فشل التحقق ] أدى ظهور طبقة SEI إلى تحسين الأداء ، لكنه زاد من التعرض للتدهور الحراري. تتكون الطبقة من إلكتروليت - منتجات تقليل الكربونات التي تعمل كموصل أيوني وعازل إلكتروني. يتشكل على كل من الأنود والكاثود ويحدد العديد من معلمات الأداء. في ظل الظروف النموذجية ، مثل درجة حرارة الغرفة وغياب تأثيرات الشحن والملوثات ، تصل الطبقة إلى سماكة ثابتة بعد الشحن الأول ، مما يسمح للجهاز بالعمل لسنوات. ومع ذلك ، فإن التشغيل خارج هذه المعلمات يمكن أن يؤدي إلى تدهور الجهاز عبر عدة تفاعلات. [158]تكون بطاريات الليثيوم أيون عرضة لتلاشي السعة على مدى مئات [١٥٩] إلى آلاف الدورات. إنه عن طريق العمليات الكهروكيميائية البطيئة ، وتشكيل مرحلة بينية صلبة بالكهرباء (SEI) في القطب السالب. تتشكل SEI بين الشحنة الأولى والتفريغ وينتج عنها استهلاك أيونات الليثيوم. يقلل استهلاك أيونات الليثيوم من كفاءة شحن وتفريغ مادة القطب. [160]ومع ذلك ، فإن فيلم SEI هو مذيب عضوي غير قابل للذوبان ، وبالتالي يمكن أن يكون مستقرًا في محاليل الإلكتروليت العضوية. إذا تمت إضافة المضافات المناسبة إلى الإلكتروليت لتعزيز تكوين SEI ، فيمكن منع التضمين المشترك لجزيئات المذيبات بشكل فعال ويمكن تجنب تلف مواد الإلكترود. من ناحية أخرى ، يعد SEI انتقائيًا ويسمح بمرور أيونات الليثيوم ويمنع مرور الإلكترونات. هذا يضمن استمرارية دورة الشحن والتفريغ. [161] يعيق SEI زيادة استهلاك أيونات الليثيوم وبالتالي يحسن بشكل كبير القطب ، بالإضافة إلى أداء الدورة وعمر الخدمة. أظهرت البيانات الجديدة أن التعرض للحرارة واستخدام الشحن السريع يعززان تدهور بطاريات Li-ion أكثر من العمر والاستخدام الفعلي. [162]يمكن أن يؤدي شحن بطاريات Li-ion إلى ما يزيد عن 80٪ إلى تسريع تدهور البطارية بشكل كبير. [163] [164] [165] [166] [167]

يمكن أن تحدث خمسة تفاعلات طاردة للحرارة شائعة: [158]

  • الاختزال الكيميائي للإلكتروليت بواسطة الأنود.
  • التحلل الحراري للكهارل.
  • الأكسدة الكيميائية للإلكتروليت بواسطة الكاثود.
  • التحلل الحراري بواسطة الكاثود والأنود.
  • ماس كهربائى داخلي بتأثيرات الشحن.

طبقة SEI التي تتشكل على الأنود عبارة عن خليط من أكسيد الليثيوم وفلوريد الليثيوم وأشباه الكربونات (على سبيل المثال ، كربونات ألكيل الليثيوم). في درجات الحرارة المرتفعة ، تتحلل كربونات الألكيل في المنحل بالكهرباء إلى لي غير قابل للذوبان
2
كو
3
 التي تزيد من سماكة الفيلم ، مما يحد من كفاءة الأنود. هذا يزيد من مقاومة الخلية ويقلل من السعة. [152] يمكن للغازات المتكونة من تحلل الإلكتروليت أن تزيد الضغط الداخلي للخلية وهي مشكلة أمان محتملة في البيئات الصعبة مثل الأجهزة المحمولة. [158] عند درجة حرارة أقل من 25 درجة مئوية ، يؤدي طلاء الليثيوم المعدني على الأنودات والتفاعل اللاحق مع الإلكتروليت إلى فقدان الليثيوم القابل للتدوير. [152] يمكن أن يؤدي التخزين الممتد إلى زيادة تدريجية في سماكة الفيلم وفقدان السعة. [158] يمكن أن يؤدي الشحن بأكثر من 4.2 فولت إلى بدء Li + الطلاء على الأنود ، مما يؤدي إلى فقدان قدرة لا رجعة فيه. ينتج عن عشوائية الليثيوم المعدني المضمن في الأنود أثناء الإقحام تكوين التشعبات . بمرور الوقت يمكن أن تتراكم التشعبات وتخترق الفاصل ، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي يؤدي إلى تسخين أو حريق أو انفجار. يشار إلى هذه العملية باسم هروب حراري . [158] يمكن أن يؤدي التفريغ الذي يتجاوز 2 فولت أيضًا إلى فقد السعة. يمكن لمجمع تيار الأنود (النحاسي) أن يذوب في المنحل بالكهرباء. عند الشحن ، يمكن أن تقل أيونات النحاس على الأنود مثل النحاس المعدني. بمرور الوقت ، يمكن أن تتشكل التشعبات النحاسية وتتسبب في حدوث قصر بنفس طريقة الليثيوم. [158]تؤدي معدلات الدوران المرتفعة وحالة الشحن إلى إجهاد ميكانيكي على شبكة الجرافيت للأنود. الإجهاد الميكانيكي الناجم عن الإقحام وإزالة الإقحام يخلق شقوقًا وانشقاقات في جزيئات الجرافيت ، مما يؤدي إلى تغيير اتجاهها. يؤدي هذا التغيير في الاتجاه إلى فقدان السعة. [158] تشتمل آليات التحلل بالكهرباء على التحلل المائي والتحلل الحراري. [158] بتركيزات منخفضة تصل إلى 10 جزء في المليون ، يبدأ الماء في تحفيز مجموعة من منتجات التحلل التي يمكن أن تؤثر على الإلكتروليت والأنود والكاثود. [158] LiPF
6
يشارك في تفاعل التوازن مع LiF و PF
5
. في ظل الظروف النموذجية ، يقع التوازن بعيدًا عن اليسار. ومع ذلك ، فإن وجود الماء يولد كمية كبيرة من LiF ، وهو منتج غير قابل للذوبان وعازل كهربائيًا. يرتبط LiF بسطح الأنود ، مما يزيد من سماكة الفيلم. [158] LiPF
6
ينتج التحلل المائي PF
5
، وهو حمض لويس قوي يتفاعل مع الأنواع الغنية بالإلكترون ، مثل الماء. PF
5
يتفاعل مع الماء لتكوين حمض الهيدروفلوريك (HF) والفوسفور أوكسي فلوريد . يتفاعل الفوسفور أوكسي فلوريد بدوره لتكوين حمض فوسفوريك ثنائي فلورو هيدروكسي و HF إضافي . HF يحول فيلم SEI الصلب إلى فيلم هش. على الكاثود ، يمكن لمذيب الكربونات أن ينتشر بعد ذلك على أكسيد الكاثود بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى إطلاق حرارة ومن المحتمل أن يتسبب في هروب حراري. [158] يبدأ تحلل أملاح الإلكتروليت والتفاعلات بين الأملاح والمذيب عند 70 درجة مئوية. يحدث التحلل الكبير في درجات حرارة أعلى. عند 85 درجة مئوية ، يتم تشكيل منتجات ترانسسترة ، مثل ثنائي ميثيل 2،5-ديوكساهكسان كربوكسيلات (DMDOHC) من EC تتفاعل مع DMC. [158]تشمل آليات تحلل الكاثود انحلال المنجنيز وأكسدة الإلكتروليت والاضطراب الهيكلي. [158] في LiMn
2
ا
4
يحفز حمض الهيدروفلوريك فقدان المنغنيز المعدني من خلال عدم تناسق المنغنيز ثلاثي التكافؤ: [158]

2Mn 3+ → Mn 2+ + Mn 4+

يؤدي فقدان مادة الإسبينيل إلى تلاشي السعة. درجات حرارة منخفضة تصل إلى 50 درجة مئوية تبدأ ترسيب Mn 2+ على الأنود مثل المنغنيز المعدني مع نفس تأثيرات طلاء الليثيوم والنحاس. [152] يؤدي الدوران فوق هضاب الجهد الأقصى والأدنى النظري إلى تدمير الشبكة البلورية عن طريق تشويه Jahn-Teller ، والذي يحدث عندما يتم تقليل Mn 4+ إلى Mn 3+ أثناء التفريغ. [158] تخزين بطارية مشحونة بأكثر من 3.6 فولت يبدأ أكسدة الإلكتروليت بواسطة الكاثود ويحث على تكوين طبقة SEI على الكاثود. كما هو الحال مع الأنود ، يشكل تكوين SEI المفرط عازلًا يؤدي إلى تلاشي السعة وتوزيع التيار غير المتكافئ.[158] التخزين عند أقل من 2 فولت ينتج عنه تدهور بطيء لـ LiCoO
2
و LiMn
2
ا
4
الكاثودات ، إطلاق الأكسجين وفقدان القدرة بشكل لا رجعة فيه. [158]

تسربت الحاجة إلى "تكييف" بطاريات NiCd و NiMH إلى الفولكلور المحيط ببطاريات Li-ion ، ولكن لا أساس لها من الصحة. التوصية للتقنيات القديمة هي ترك الجهاز متصلاً لمدة سبع أو ثماني ساعات ، حتى لو كان مشحونًا بالكامل. [168] قد يكون هذا خلطًا بين تعليمات معايرة برامج البطارية وتعليمات "التكييف" لبطاريات NiCd و NiMH. [169]

الأمان

خطر الحريق

يمكن أن تشكل بطاريات الليثيوم أيون خطرًا على السلامة لأنها تحتوي على إلكتروليت قابل للاشتعال وقد تصبح مضغوطة في حالة تلفها. قد تتسبب خلية البطارية المشحونة بسرعة كبيرة في حدوث ماس كهربائي ، مما يؤدي إلى حدوث انفجارات وحرائق. [170] يمكن أن يبدأ حريق بطارية Li-ion بسبب (1) سوء الاستخدام الحراري ، على سبيل المثال سوء التبريد أو الحريق الخارجي ، (2) إساءة استخدام الكهرباء ، مثل الشحن الزائد أو ماس كهربائي خارجي ، (3) سوء الاستخدام الميكانيكي ، مثل الاختراق أو الاصطدام ، أو (4) قصر الدائرة الداخلية ، على سبيل المثال بسبب عيوب التصنيع أو التقادم. [171] [172]بسبب هذه المخاطر ، تكون معايير الاختبار أكثر صرامة من تلك الخاصة ببطاريات الإلكتروليت الحمضية ، وتتطلب نطاقًا أوسع من ظروف الاختبار واختبارات إضافية خاصة بالبطارية ، وهناك قيود على الشحن تفرضها جهات تنظيم السلامة. [66] [173] [174] كانت هناك عمليات سحب متعلقة بالبطاريات من قبل بعض الشركات ، بما في ذلك 2016 Samsung Galaxy Note 7 استدعاء لحرائق البطارية. [175] [176]

تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على سائل إلكتروليت قابل للاشتعال. [177] يمكن أن تتسبب البطارية المعيبة في نشوب حريق خطير . [170] يمكن أن تؤثر أجهزة الشحن المعيبة على سلامة البطارية لأنها يمكن أن تدمر دائرة حماية البطارية. أثناء الشحن في درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية ، يتم طلاء القطب السالب للخلايا بالليثيوم النقي ، مما قد يضر بسلامة العبوة بأكملها.

سيؤدي قصر الدائرة الكهربائية للبطارية إلى ارتفاع درجة حرارة الخلية وربما نشوب حريق. [178] الدخان الناتج عن الهروب الحراري في بطارية ليثيوم أيون قابل للاشتعال وسام. [179] محتوى طاقة النار (كهربائي + كيميائي) لخلايا أكسيد الكوبالت حوالي 100 إلى 150 كيلو جول / ( أ · ح ) ، معظمها مادة كيميائية. [65] [ مصدر غير موثوق؟ ] [180]

حوالي عام 2010 ، تم إدخال بطاريات ليثيوم أيون كبيرة بدلاً من مواد كيميائية أخرى لأنظمة الطاقة في بعض الطائرات ؛ اعتبارًا من يناير 2014 ، كان هناك ما لا يقل عن أربعة حرائق خطيرة لبطارية ليثيوم أيون ، أو دخان ، على طائرة ركاب بوينج 787 ، التي تم تقديمها في عام 2011 ، والتي لم تتسبب في حوادث ولكن كان من الممكن أن تفعل ذلك. [181] [182] تحطمت طائرة UPS Airlines Flight 6 في دبي بعد أن اشتعلت حمولتها من البطاريات تلقائيًا.

للحد من مخاطر الحريق ، تهدف المشاريع البحثية إلى تطوير إلكتروليتات غير قابلة للاشتعال.

الضرر والحمل الزائد

في حالة تلف بطارية ليثيوم أيون أو تحطيمها أو تعرضها لحمل كهربائي أعلى دون الحاجة إلى حماية الشحن الزائد ، فقد تنشأ مشكلات. يمكن أن تؤدي ماس كهربائى خارجي إلى انفجار البطارية. [183]

في حالة ارتفاع درجة الحرارة أو زيادة الشحن ، قد تعاني بطاريات Li-ion من الهروب الحراري وتمزق الخلية. [184] [185] في الحالات القصوى يمكن أن يؤدي ذلك إلى تسرب أو انفجار أو نشوب حريق. لتقليل هذه المخاطر ، تحتوي العديد من خلايا الليثيوم أيون (وحزم البطاريات) على دوائر كهربائية آمنة من التعطل تفصل البطارية عندما يكون جهدها خارج النطاق الآمن من 3 إلى 4.2 فولت لكل خلية. [48] [78] أو عند الشحن الزائد أو التفريغ. تعد حزم بطاريات الليثيوم ، سواء تم إنشاؤها بواسطة البائع أو المستخدم النهائي ، بدون دوائر إدارة فعالة للبطارية ، عرضة لهذه المشكلات. دوائر إدارة البطارية سيئة التصميم أو المنفذة قد تتسبب أيضًا في حدوث مشكلات ؛ من الصعب التأكد من تنفيذ أي دائرة معينة لإدارة البطارية بشكل صحيح.

حدود الجهد

خلايا الليثيوم أيون عرضة للإجهاد من خلال نطاقات الجهد خارج آمنة بين 2.5 و 3.65 / 4.1 / 4.2 أو 4.35 فولت (حسب مكونات الخلية). يؤدي تجاوز نطاق الجهد هذا إلى الشيخوخة المبكرة ومخاطر السلامة بسبب المكونات التفاعلية في الخلايا. [186] عند تخزينها لفترات طويلة ، قد يؤدي سحب التيار الصغير لدائرة الحماية إلى استنزاف البطارية إلى ما دون جهد الإغلاق ؛ قد تكون الشواحن العادية عديمة الفائدة لأن نظام إدارة البطارية (BMS) قد يحتفظ بسجل لهذه البطارية (أو الشاحن) "عطل". لا يمكن شحن العديد من أنواع خلايا أيونات الليثيوم بأمان أقل من 0 درجة مئوية ، [187] حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى تصفيح الليثيوم على أنود الخلية ، مما قد يتسبب في حدوث مضاعفات مثل مسارات قصر الدائرة الداخلية.[ بحاجة لمصدر ]

مطلوب ميزات أمان أخرى [ من قبل من؟ ] في كل خلية: [48]

  • فاصل الإغلاق (لارتفاع درجة الحرارة)
  • علامة تبويب تمزيق (لتخفيف الضغط الداخلي)
  • تنفيس (تخفيف الضغط في حالة إطلاق الغازات الشديدة)
  • الانقطاع الحراري (التيار الزائد / الشحن الزائد / التعرض البيئي)

هذه الميزات مطلوبة لأن القطب السالب ينتج حرارة أثناء الاستخدام ، في حين أن القطب الموجب قد ينتج الأكسجين. ومع ذلك ، فإن هذه الأجهزة الإضافية تشغل مساحة داخل الخلايا ، وتضيف نقاط فشل ، وقد تعطل الخلية بشكل لا رجعة فيه عند تنشيطها. علاوة على ذلك ، تزيد هذه الميزات من التكاليف مقارنة ببطاريات هيدريد معدن النيكل ، والتي تتطلب فقط جهاز إعادة تركيب الهيدروجين / الأكسجين وصمام ضغط احتياطي. [78]يمكن للملوثات داخل الخلايا أن تهزم أجهزة السلامة هذه. أيضًا ، لا يمكن تطبيق هذه الميزات على جميع أنواع الخلايا ، على سبيل المثال ، لا يمكن تجهيز خلايا التيار العالي المنشورية بفتحة تهوية أو مقاطعة حرارية. يجب ألا تنتج خلايا التيار العالي حرارة زائدة أو أكسجينًا ، خشية أن يكون هناك فشل ، ربما يكون عنيفًا. بدلاً من ذلك ، يجب أن تكون مجهزة بصمامات حرارية داخلية تعمل قبل أن يصل الأنود والكاثود إلى حدودهما الحرارية. [ بحاجة لمصدر ]

يؤدي استبدال مادة القطب الموجب لأكسيد الكوبالت الليثيوم في بطاريات الليثيوم أيون بفوسفات معدن الليثيوم مثل فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) إلى تحسين عدد الدورات ومدة الصلاحية والسلامة ، ولكنه يقلل من السعة. اعتبارًا من عام 2006 ، تم استخدام بطاريات الليثيوم أيون "الأكثر أمانًا" بشكل أساسي في السيارات الكهربائية وغيرها من تطبيقات البطاريات ذات السعة الكبيرة ، حيث تعتبر السلامة أمرًا بالغ الأهمية. [188]

استدعاء

  • في أكتوبر 2004 ، استدعت شركة Kyocera Wireless ما يقرب من مليون بطارية هاتف محمول لتحديد المنتجات المزيفة . [189]
  • في ديسمبر 2005 ، استدعت Dell ما يقرب من 22000 بطارية كمبيوتر محمول ، و 4.1 مليون في أغسطس 2006. [190]
  • في عام 2006 ، تم سحب ما يقرب من 10 ملايين بطارية من بطاريات Sony المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة Dell و Sony و Apple و Lenovo و Panasonic و Toshiba و Hitachi و Fujitsu و Sharp . تم العثور على البطاريات لتكون عرضة للتلوث الداخلي بالجزيئات المعدنية أثناء التصنيع. في ظل بعض الظروف ، يمكن أن تخترق هذه الجسيمات الفاصل ، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي خطير. [191]
  • في مارس 2007 ، استدعت شركة Lenovo المصنعة لأجهزة الكمبيوتر حوالي 205000 بطارية معرضة لخطر الانفجار.
  • في أغسطس 2007 ، استدعت شركة نوكيا المصنعة للهواتف المحمولة أكثر من 46 مليون بطارية معرضة لخطر ارتفاع درجة الحرارة والانفجار. [192] وقعت إحدى هذه الحوادث في الفلبين تتعلق بجهاز Nokia N91 ، والذي استخدم بطارية BL-5C. [193]
  • في سبتمبر 2016 ، استدعت Samsung ما يقرب من 2.5 مليون هاتف Galaxy Note 7 بعد 35 حريقًا مؤكدًا. [176] كان الاسترجاع بسبب خطأ في تصميم التصنيع في بطاريات سامسونغ مما تسبب في تلامس أقطاب داخلية موجبة وسالبة. [194]

قيود النقل

بطارية بوينج 787 من أكسيد الكوبالت الليثيوم للخطوط الجوية اليابانية اشتعلت فيها النيران في عام 2013
فئة النقل 9 أ: بطاريات الليثيوم

يقدر الاتحاد الدولي للنقل الجوي ( IATA ) أن أكثر من مليار خلية من خلايا الليثيوم والليثيوم أيون يتم نقلها كل عام. [١٨٠] قد يتم حظر بعض أنواع بطاريات الليثيوم على متن الطائرات بسبب خطر الحريق. [195] [196] تقيد بعض الإدارات البريدية الشحن الجوي (بما في ذلك EMS ) لبطاريات الليثيوم والليثيوم أيون ، سواء بشكل منفصل أو مركب في المعدات.

التأثير البيئي

يمثل استخراج الليثيوم والنيكل والكوبالت وتصنيع المذيبات ومنتجات التعدين الثانوية مخاطر بيئية وصحية كبيرة. [197] [198] [199] يمكن أن يكون استخراج الليثيوم قاتلًا للحياة المائية بسبب تلوث المياه. [200] من المعروف أنه يتسبب في تلوث المياه السطحية ، وتلوث مياه الشرب ، ومشاكل في الجهاز التنفسي ، وتدهور النظام البيئي ، وتلف المناظر الطبيعية. [١٩٧] يؤدي أيضًا إلى استهلاك غير مستدام للمياه في المناطق القاحلة (1.9 مليون لتر لكل طن من الليثيوم). [١٩٧] ينتج إنتاج ثانوي ضخم لاستخراج الليثيوم أيضًا مشاكل لم يتم حلها ، مثل الكميات الكبيرة من المغنيسيوم ونفايات الجير. [201]

يتم تعدين الليثيوم في أمريكا الشمالية والجنوبية وآسيا وجنوب إفريقيا وأستراليا والصين. [202]

يتم استخراج الكوبالت لبطاريات Li-ion إلى حد كبير في الكونغو (انظر أيضًا صناعة التعدين في جمهورية الكونغو الديمقراطية )

يتطلب تصنيع كيلوغرام من بطارية Li-ion حوالي 67 ميغا جول من الطاقة. [203] [204] تعتمد إمكانية الاحترار العالمي لتصنيع بطاريات الليثيوم أيون بشدة على مصدر الطاقة المستخدم في عمليات التعدين والتصنيع ، ويصعب تقديرها ، ولكن إحدى الدراسات لعام 2019 قدرت 73 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون / كيلووات ساعة. [205] يمكن أن تقلل إعادة التدوير الفعالة من البصمة الكربونية للإنتاج بشكل كبير. [206]

النفايات الصلبة وإعادة التدوير

نظرًا لأن بطاريات Li-ion تحتوي على معادن أقل سمية من أنواع البطاريات الأخرى التي قد تحتوي على الرصاص أو الكادميوم ، [48] يتم تصنيفها عمومًا على أنها نفايات غير خطرة. تعتبر عناصر بطارية Li-ion بما في ذلك الحديد والنحاس والنيكل والكوبالت آمنة للمحارق ومدافن النفايات . [ بحاجة لمصدر ] يمكن إعادة تدوير هذه المعادن ، [207] [208] عادة عن طريق حرق المواد الأخرى ، [209] ولكن التعدين بشكل عام يظل أرخص من إعادة التدوير ؛ [210] إعادة التدوير قد تكلف 3 دولارات للكيلوغرام ، [211]وفي عام 2019 ، تم إعادة تدوير أقل من 5٪ من بطاريات أيونات الليثيوم. [212] منذ عام 2018 ، تم زيادة محصول إعادة التدوير بشكل كبير ، واستعادة الليثيوم ، والمنغنيز ، والألمنيوم ، والمذيبات العضوية للإلكتروليت ، والجرافيت ممكنة على المستويات الصناعية. [213] أغلى معدن يتم استخدامه في بناء الخلية هو الكوبالت. يعتبر الليثيوم أقل تكلفة من المعادن الأخرى المستخدمة ونادرًا ما يتم إعادة تدويره ، [209] ولكن إعادة التدوير قد تمنع حدوث نقص في المستقبل. [207]

يمثل تراكم نفايات البطاريات تحديات فنية ومخاطر صحية. [214] نظرًا لأن التأثير البيئي للسيارات الكهربائية يتأثر بشدة بإنتاج بطاريات أيونات الليثيوم ، فإن تطوير طرق فعالة لإعادة استخدام النفايات يعد أمرًا بالغ الأهمية. [212] إعادة التدوير عملية متعددة الخطوات ، تبدأ بتخزين البطاريات قبل التخلص منها ، يليها الاختبار اليدوي ، والتفكيك ، وأخيراً الفصل الكيميائي لمكونات البطارية. يُفضل إعادة استخدام البطارية على إعادة التدوير الكامل حيث تقل الطاقة المتضمنة في العملية. نظرًا لأن هذه البطاريات أكثر تفاعلًا من نفايات المركبات التقليدية مثل الإطارات المطاطية ، فهناك مخاطر كبيرة لتخزين البطاريات المستعملة. [215]

الانتعاش الميتالورجي الحراري

تستخدم طريقة المعالجة المعدنية الحرارية فرنًا عالي الحرارة لتقليل مكونات أكاسيد المعادن في البطارية إلى سبيكة من Co ، و Cu ، و Fe ، و Ni . هذه هي الطريقة التجارية الأكثر شيوعًا لإعادة التدوير ويمكن دمجها مع بطاريات أخرى مماثلة لزيادة كفاءة الصهر وتحسين الديناميكا الحرارية . تساعد مجمعات التيار المعدني في عملية الصهر ، مما يسمح بإذابة الخلايا أو الوحدات الكاملة في وقت واحد. [216] منتج هذه الطريقة عبارة عن مجموعة من سبيكة معدنية ، خبث، والغاز. عند درجات الحرارة المرتفعة ، تحترق البوليمرات المستخدمة لتثبيت خلايا البطارية معًا ويمكن فصل السبيكة المعدنية من خلال عملية المعالجة المعدنية المائية إلى مكوناتها المنفصلة. يمكن تكرير الخبث أو استخدامه في صناعة الأسمنت . العملية خالية من المخاطر نسبيًا والتفاعل الطارد للحرارة الناتج عن احتراق البوليمر يقلل من طاقة الإدخال المطلوبة. ومع ذلك ، في هذه العملية ، سوف تفقد المواد البلاستيكية ، والكهارل ، وأملاح الليثيوم. [217]

استخلاص المعادن من فلزاتها

تتضمن هذه الطريقة استخدام المحاليل المائية لإزالة المعادن المرغوبة من الكاثود. الكاشف الأكثر شيوعًا هو حمض الكبريتيك . [218] تشمل العوامل التي تؤثر على معدل النض تركيز الحمض ، والوقت ، ودرجة الحرارة ، ونسبة المادة الصلبة إلى السائل ، وعامل الاختزال . [219] ثبت تجريبياً أن H 2 O 2 يعمل كعامل اختزال لتسريع معدل الترشيح من خلال التفاعل: [ بحاجة لمصدر ]

2LiCoO 2 (s) + 3H 2 SO 4 + H 2 O 2 → 2CoSO 4 (aq) + Li 2 SO 4 + 4H 2 O + O 2

بمجرد الترشيح ، يمكن استخلاص المعادن من خلال تفاعلات الترسيب التي يتم التحكم فيها عن طريق تغيير مستوى الأس الهيدروجيني للمحلول. يمكن بعد ذلك استعادة الكوبالت ، وهو المعدن الأغلى ثمناً ، في شكل كبريتات ، أو أكسالات ، أو هيدروكسيد ، أو كربونات. [75] في الآونة الأخيرة ، جربت طرق إعادة التدوير الاستنساخ المباشر للكاثود من الفلزات المرشحة. في هذه الإجراءات ، يتم قياس تركيزات المعادن المتسربة المختلفة مسبقًا لتتناسب مع الكاثود المستهدف ثم يتم تصنيع الكاثودات مباشرة. [220]

ومع ذلك ، فإن المشكلات الرئيسية في هذه الطريقة هي أن حجمًا كبيرًا من المذيب مطلوبًا والتكلفة العالية للمعادلة. على الرغم من أنه من السهل تمزيق البطارية ، إلا أن مزج الكاثود والأنود في البداية يعقد العملية ، لذلك يجب أيضًا فصلهما. لسوء الحظ ، فإن التصميم الحالي للبطاريات يجعل العملية معقدة للغاية ويصعب فصل المعادن في نظام بطارية مغلق الحلقة. قد يحدث التقطيع والذوبان في مواقع مختلفة. [221]

إعادة التدوير المباشر

إعادة التدوير المباشر هو إزالة القطب السالب أو الأنود من القطب ، وتجديده ، ثم إعادة استخدامه في بطارية جديدة. يمكن إضافة أكاسيد المعادن المختلطة إلى القطب الجديد مع تغيير بسيط للغاية في الشكل البلوري. تتضمن العملية بشكل عام إضافة الليثيوم الجديد لتجديد فقدان الليثيوم في الكاثود بسبب التدهور الناتج عن التدوير. يتم الحصول على شرائط الكاثود من البطاريات المفككة ، ثم نقعها في NMP ، وتخضع لعملية صوتنة لإزالة الرواسب الزائدة. يتم معالجته بالحرارة المائية بمحلول يحتوي على LiOH / Li 2 SO 4 قبل التلدين. [222]

هذه الطريقة فعالة للغاية من حيث التكلفة بالنسبة للبطاريات التي لا تعتمد على الكوبالت لأن المواد الخام لا تشكل الجزء الأكبر من التكلفة. تتجنب إعادة التدوير المباشر خطوات التنقية المستهلكة للوقت والمكلفة ، وهو أمر رائع بالنسبة للكاثودات منخفضة التكلفة مثل LiMn 2 O 4 و LiFePO 4 . بالنسبة لهذه الكاثودات الأرخص ثمناً ، فإن معظم التكلفة والطاقة المضمنة والبصمة الكربونية مرتبطة بالتصنيع بدلاً من المواد الخام. [223] ثبت بشكل تجريبي أن إعادة التدوير المباشر يمكن أن ينتج خصائص مماثلة للجرافيت الأصلي.

يكمن عيب الطريقة في حالة البطارية المتوقفة عن العمل. في حالة كون البطارية صحية نسبيًا ، يمكن لإعادة التدوير المباشر استعادة خصائصها بثمن بخس. ومع ذلك ، بالنسبة للبطاريات حيث تكون حالة الشحن منخفضة ، فقد لا تستحق إعادة التدوير المباشر الاستثمار. يجب أيضًا أن تكون العملية مخصصة لتكوين الكاثود المحدد ، وبالتالي يجب تكوين العملية لنوع واحد من البطاريات في كل مرة. [224] أخيرًا ، في وقت مع التطور السريع لتكنولوجيا البطاريات ، قد لا يكون تصميم البطارية اليوم مرغوبًا فيه بعد عقد من الآن ، مما يجعل إعادة التدوير المباشر غير فعالة.

تأثير حقوق الإنسان

قد يشكل استخراج المواد الخام لبطاريات الليثيوم أيون مخاطر على السكان المحليين ، وخاصة السكان الأصليين المقيمين على الأرض.

غالبًا ما يتم استخراج الكوبالت الذي يتم الحصول عليه من جمهورية الكونغو الديمقراطية بواسطة العمال باستخدام أدوات يدوية مع القليل من احتياطات السلامة ، مما يؤدي إلى إصابات ووفيات متكررة. [225] أدى التلوث الناجم عن هذه المناجم إلى تعريض الناس لمواد كيميائية سامة يعتقد مسئولو الصحة أنها تسبب تشوهات خلقية وصعوبات في التنفس. [226] زعم نشطاء حقوق الإنسان ، وذكرت الصحافة الاستقصائية تأكيدًا ، [227] [228] أنه يتم استخدام عمالة الأطفال في هذه المناجم. [229] [230]

أشارت دراسة عن العلاقات بين شركات استخراج الليثيوم والشعوب الأصلية في الأرجنتين إلى أن الدولة قد لا تحمي حق الشعوب الأصلية في الموافقة الحرة والمسبقة والمستنيرة ، وأن شركات الاستخراج تتحكم عمومًا في وصول المجتمع إلى المعلومات وتضع شروط مناقشة المشاريع وتقاسم المنافع. [231]

قوبل تطوير منجم ثاكر باس لليثيوم في نيفادا بالولايات المتحدة الأمريكية باحتجاجات ودعاوى قضائية من عدة قبائل أصلية قالت إنها لم تحصل على موافقة مسبقة ومستنيرة وأن المشروع يهدد المواقع الثقافية والمقدسة. [232] كما أن الروابط بين استخراج الموارد ونساء الشعوب الأصلية المفقودات والمقتولات دفعت المجتمعات المحلية للتعبير عن مخاوفها من أن المشروع سيخلق مخاطر على نساء الشعوب الأصلية. [233] يحتل المتظاهرون موقع المنجم المقترح منذ يناير 2021. [234] [235]

بحث

يعمل الباحثون بنشاط لتحسين كثافة الطاقة ، والسلامة ، ومتانة الدورة (عمر البطارية) ، ووقت إعادة الشحن ، والتكلفة ، والمرونة ، وغيرها من الخصائص ، بالإضافة إلى طرق البحث والاستخدامات لهذه البطاريات.

انظر أيضا

المراجع

  1. ^ أ ب ج "منتجات بطارية Li-Ion OEM القابلة لإعادة الشحن" . Panasonic.com. مؤرشفة من الأصلي في 13 أبريل 2010 . تم الاسترجاع 23 أبريل 2010 .
  2. ^ أ ب "تقوم باناسونيك بتطوير خلايا ليثيوم أيون جديدة عالية السعة 18650 ؛ تطبيق سبيكة أساسها السيليكون في الأنود" . greencarcongress.com . تم الاسترجاع 31 يناير 2011 .
  3. ^ a b c d e f Ziegler، Micah S .؛ ترانسيك ، جيسيكا إي (2021). "إعادة فحص معدلات تحسين تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون وانخفاض التكلفة". الطاقة وعلوم البيئة . 14 (4): 1635–1651. arXiv : 2007.13920 . دوى : 10.1039 / D0EE02681F . ISSN 1754-5692 . S2CID 220830992 .  
  4. ^ "NCR18650B" (PDF) . باناسونيك. مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 17 أغسطس 2018 . تم الاسترجاع 7 أكتوبر 2016 .
  5. ^ "NCR18650GA" (PDF) . تم الاسترجاع 2 يوليو 2017 .
  6. ^ Valøen ، Lars Ole and Shoesmith ، Mark I. (2007). تأثير دورات عمل PHEV و HEV على أداء البطارية وحزمة البطارية (PDF). مؤتمر السيارات الكهربائية على الطرق السريعة لعام 2007: الإجراءات . تم الاسترجاع 11 يونيو 2010.
  7. ^ "تنخفض أسعار حزمة البطارية إلى متوسط ​​132 دولارًا للكيلوواط في الساعة ، لكن ارتفاع أسعار السلع يبدأ في التراجع" . بلومبرج لتمويل الطاقة الجديدة. 30 نوفمبر 2021 . تم الاسترجاع 6 يناير 2022 .
  8. ^ أ ب ريدوندو إغليسياس ، إدواردو ؛ البندقية ، باسكال. بيليسير ، سيرج (2016). "قياس فقدان القدرة القابل للانعكاس والذي لا رجوع فيه على بطاريات ليثيوم أيون" . مؤتمر IEEE للطاقة والدفع لعام 2016 (VPPC) . ص. 7. دوى : 10.1109 / VPPC.2016.7791723 . رقم ISBN 978-1-5090-3528-1. S2CID  22822329 .
  9. ^ أنواع وخصائص بطارية HEV أرشفة 20 مايو 2015 في آلة Wayback . ThermoAnalytics ، Inc. ، 2007. تم استرجاعه في 11 يونيو 2010.
  10. ^ "تأثير الذاكرة موجود الآن أيضًا في بطاريات أيونات الليثيوم" . تم الاسترجاع 5 أغسطس 2015 .
  11. ^ لين ، مايكل جيه ؛ براندون ، جيمس ؛ كندريك ، إيما (ديسمبر 2019). "استراتيجيات التصميم لخلايا ليثيوم أيون عالية الطاقة مقابل خلايا ليثيوم أيون عالية الطاقة" . بطاريات . 5 (4): 64. دوى : 10.3390 / بطاريات 5040064 . يتم الآن تحسين خلايا أيون الليثيوم التجارية إما لكثافة الطاقة العالية أو كثافة الطاقة العالية. هناك مقايضة في تصميم الخلية بين متطلبات الطاقة والطاقة.
  12. ^ أ ب "وسام IEEE لمتلقي تقنيات البيئة والسلامة" . ميدالية IEEE لتقنيات البيئة والسلامة . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاسترجاع 29 يوليو 2019 .
  13. ^ "جائزة نوبل في الكيمياء 2019" . جائزة نوبل . مؤسسة نوبل . 2019 . تم الاسترجاع 1 يناير 2020 .
  14. ^ "جائزة NIMS تذهب إلى Koichi Mizushima و Akira Yoshino" . المعهد الوطني لعلوم المواد . 14 سبتمبر 2016 . تم الاسترجاع 9 أبريل 2020 .
  15. ^ "يوشيو نيشي" . الأكاديمية الوطنية للهندسة . تم الاسترجاع 12 أكتوبر 2019 .
  16. ^ بالون ، ماسي سانتوس (14 أكتوبر 2008). "إلكتروفايا ، تاتا موتورز تصنع إنديكا كهربائية" . cleantech.com. مؤرشفة من الأصلي في 9 مايو 2011 . تم الاسترجاع 11 يونيو 2010 .
  17. ^ موجر ، أ ؛ Julien ، CM (28 يونيو 2017). "مراجعة نقدية لبطاريات الليثيوم أيون: هل هي آمنة؟ مستدامة؟" (PDF) . أيوني . 23 (8): 1933-1947. دوى : 10.1007 / s11581-017-2177-8 . S2CID 103350576 .  
  18. ^ أ ب مارك إليس ، ساندي مونرو (4 يونيو 2020). ساندي مونرو على سيطرة تكنولوجيا البطارية في تسلا (فيديو). E للكهرباء. يحدث الحدث في 3: 53-5: 50 . تم الاسترجاع 29 يونيو 2020 - عبر موقع YouTube.
  19. ^ افتخاري ، علي (2017). "بطاريات ليثيوم أيون ذات القدرات العالية". الكيمياء والهندسة المستدامة ACS . 5 (3): 2799-2816. دوى : 10.1021 / acssuschemeng.7b00046 .
  20. ^ هوبكنز ، جينا (16 نوفمبر 2017). "شاهد: التخفيضات والغمس لا توقف بطارية ليثيوم أيون الجديدة - فيوتشرز" . المستقبل . تم الاسترجاع 10 يوليو 2018 .
  21. ^ شاولا ، ن. بهارتي ، ن. سينغ ، س. (2019). "التطورات الحديثة في الإلكتروليتات غير القابلة للاشتعال لبطاريات الليثيوم أيون الأكثر أمانًا" . بطاريات . 5:19 دوى : 10.3390 / بطاريات 5010019 .
  22. ^ ياو ، XL ؛ شيه ، س. تشين ، سي ؛ وانغ ، QS ؛ الشمس ، ياء ؛ وانغ ، QS ؛ صن ، ج. (2004). "دراسة مقارنة لتراي ميثيل فوسفيت وثلاثي ميثيل فوسفات كمضافات إلكتروليت في بطاريات أيون الليثيوم". مجلة مصادر الطاقة . 144 : 170 - 175. دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2004.11.042 .
  23. ^ فيرغوس ، جي دبليو (2010). "إلكتروليتات صلبة من السيراميك والبوليمر لبطاريات الليثيوم أيون". مجلة مصادر الطاقة . 195 (15): 4554-4569. بيب كود : 2010 JPS .... 195.4554F . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2010.01.076 .
  24. ^ أ ب ج د لي ، ماثيو ؛ لو ، جون ؛ تشين ، Zhongwei ؛ أمين ، خليل (14 يونيو 2018). "30 عامًا من بطاريات الليثيوم أيون" . مواد متقدمة . 30 (33): 1800561. دوى : 10.1002 / adma.201800561 . ISSN 0935-9648 . بميد 29904941 . S2CID 205286653 .   
  25. ^ الاجتماع الدولي حول بطاريات الليثيوم ، روما ، 27-29 أبريل 1982 ، CLUP Ed. ميلان ، الملخص رقم 23
  26. ^ يازمي ، ر. Touzain، P. (1983). "قطب سالب من الجرافيت والليثيوم قابل للانعكاس للمولدات الكهروكيميائية". مجلة مصادر الطاقة . 9 (3): 365-371. بيب كود : 1983 JPS ..... 9..365Y . دوى : 10.1016 / 0378-7753 (83) 87040-2 .
  27. ^ "رشيد اليزمي" . الأكاديمية الوطنية للهندسة . تم الاسترجاع 12 أكتوبر 2019 .
  28. ^ بيسنهارد ، جو ؛ ايشينجر ، ج. (1976). "خلايا الليثيوم عالية الكثافة للطاقة". مجلة الكيمياء التحليلية والكيمياء الكهربية السطحية . 68 : 1-18. دوى : 10.1016 / S0022-0728 (76) 80298-7 .
  29. ^ إيشنجر ، جي ؛ بيسنهارد ، جو (1976). "خلايا الليثيوم عالية الكثافة للطاقة". مجلة الكيمياء التحليلية والكيمياء الكهربية السطحية . 72 : 1–31. دوى : 10.1016 / S0022-0728 (76) 80072-1 .
  30. ^ "بطاريات ليثيوم أيون للتنقل وتطبيقات التخزين الثابتة" (PDF) . المفوضية الأوروبية . أرشفة (PDF) من الأصل في 14 يوليو 2019. إنتاج عالمي لبطارية ليثيوم أيون من حوالي 20 جيجاوات ساعة (حوالي 6.5 مليار يورو) في عام 2010
  31. ^ "التحول من ليثيوم أيون يمكن أن يكون أصعب مما تعتقد" . 19 أكتوبر 2017 . تم الاسترجاع 20 أكتوبر 2017 .
  32. ^ المخطط الوطني لبطاريات الليثيوم (PDF) (أبلغ عن). وزارة الطاقة الأمريكية. أكتوبر 2020. ص. 12.
  33. ^ سيلبيربيرج ، م. (2006). الكيمياء: الطبيعة الجزيئية للمادة والتغيير ، الطبعة الرابعة. نيويورك (نيويورك): تعليم ماكجرو هيل. ص. 935 ردمك 0077216504 . 
  34. ^ أ ب ج جي شاو وآخرون: SiOC المشتق من البوليمر متكامل مع Airgel الجرافين باعتباره جهاز بطارية ليثيوم أيون مستقر للغاية . ماطر. واجهات 2020 ، 12 ، 41 ، 46045-46056
  35. ^ ثاكيراي ، مم ؛ توماس ، جو ؛ ويتينغهام ، إم إس (2011). "علوم وتطبيقات الموصلات المختلطة لبطاريات الليثيوم". نشرة MRS . 25 (3): 39-46. دوى : 10.1557 / mrs2000.17 .
  36. ^ القاضي ، ماهر ف. شاو ، يوانلونغ. كانر ، ريتشارد ب. (يوليو 2016). "الجرافين للبطاريات والمكثفات الفائقة وما وراءها". مواد مراجعات الطبيعة . 1 (7): 16033. بيب كود : 2016 NatRM ... 116033E . دوى : 10.1038 / natrevmats.2016.33.007 .
  37. ^ MSDS: ناشونال باور كورب بطاريات ليثيوم أيون أرشفة 26 يونيو 2011 في آلة Wayback . (PDF). tek.com ؛ شركة تكترونكس ، 7 مايو 2004. تم الاسترجاع 11 يونيو 2010.
  38. ^ شو ، كانغ (1 أكتوبر 2004). "إلكتروليتات سائلة غير مائية لبطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن". مراجعات كيميائية . 104 (10): 4303-4418. دوى : 10.1021 / cr030203g . بميد 15669157 . 
  39. ^ جويس ، سي ؛ Trahy ، L. باور ، إس. دوغان ، ف. فوجي ، ج. (2012). "روابط نحاسية معدنية لأقطاب السيليكون لبطارية ليثيوم أيون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 159 (6): 909-914. دوى : 10.1149 / 2.107206jes .
  40. ^ "كوبرا | بطاريات خالية من الكوبالت لتطبيقات السيارات فيوتوري" . كوبرا .
  41. ^ "كوردس | المفوضية الأوروبية" .
  42. ^ جويومارد ، دومينيك ؛ تاراسكون ، جان ماري (1994). "كرسي هزاز أو بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن". مواد متقدمة . 6 (5): 408-412. دوى : 10.1002 / adma.19940060516 . ISSN 1521-4095 . 
  43. ^ مجاهد ، سيد. سكروساتي ، برونو (1994). "بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن". مجلة مصادر الطاقة . 51 (1-2): 79-104. بيب كود : 1994 JPS .... 5179M . دوى : 10.1016 / 0378-7753 (94) 01956-8 .
  44. ^ بيرجفيلد ، إتش جيه ؛ كروجت ، و. نوتين ، PHL (2002). أنظمة إدارة البطارية: التصميم بالنمذجة . سبرينغر . ص 107 - 108 ، 113. ISBN 978-94-017-0843-2.
  45. ^ Dhameja ، S (2001). أنظمة بطاريات المركبات الكهربائية . مطبعة نيونس . ص. 12. ISBN 978-075-06991-67.
  46. ^ تشوي ، HC ؛ جونغ ، يم. نودا ، أنا ؛ كيم ، إس بي (2003). "دراسة آلية التفاعل الكهروكيميائي لليثيوم مع CoO بواسطة التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية ثنائي الأبعاد (2D XAS) ، 2D Raman ، و 2 D Heterospectral XAS Raman Correlation Analysis". مجلة الكيمياء الفيزيائية ب . 107 (24): 5806-5811. دوى : 10.1021 / jp030438w .
  47. ^ أماتوتشي ، جي جي (1996). " CoO
    2
    ، العضو النهائي في Li
    x
    سجع
    2
    محلول صلب ". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 143 (3): 1114-1123. دوى : 10.1149 / 1.1836594 .
  48. ^ أ ب ج د ه "دليل تقني ليثيوم أيون" (PDF) . Gold Peak Industries Ltd. نوفمبر 2003. مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 7 أكتوبر 2007. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  49. ^ يونسى ورضا. Veith ، Gabriel M. ؛ جوهانسون ، باتريك ؛ إدستروم ، كريستينا ؛ فيجي ، تيجس (2015). "أملاح الليثيوم لبطاريات الليثيوم المتقدمة: Li – metal، Li – O 2 ، and Li – S" . بيئة الطاقة. علوم . 8 (7): 1905-1922. دوى : 10.1039 / c5ee01215e .
  50. ^ وينيج ، نيمان وآخرون. (30 مايو 1998). أنظمة الإلكتروليت السائلة لبطاريات الليثيوم المتقدمة (PDF). cheric.org ؛ مركز معلومات أبحاث الهندسة الكيميائية (KR). تم الاسترجاع 11 يونيو 2010.
  51. ^ Balbuena ، P. B. ، Wang ، Y. X. (محرران) (2004). بطاريات ليثيوم أيون: الطور البيني للكهرباء الصلبة ، مطبعة إمبريال كوليدج ، لندن. ردمك 1860943624 . 
  52. ^ فونغ ، را (1990). "دراسات إقحام الليثيوم في الكربون باستخدام خلايا كهروكيميائية غير مائية". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 137 (7): 2009-2010. بيب كود : 1990 JElS..137.2009F . دوى : 10.1149 / 1.2086855 .
  53. ^ Syzdek ، JA ؛ بوركوسكا ، ر. بيرزينا ، ك. تاراسكون ، جم ؛ Wieczorek ، WAA (2007). "إلكتروليتات بوليمرية مركبة جديدة مع حشوات غير عضوية معدلة على السطح". مجلة مصادر الطاقة . 173 (2): 712-720. بيب كود : 2007 JPS ...... 173..712S . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2007.05.061 .
  54. ^ Syzdek ، JA ؛ أرماند ، م. مارسينك ، م. زالوسكا ، أ. Żukowska ، GY ؛ Wieczorek ، WAA (2010). "دراسات تفصيلية حول تعديل الحشوات وتأثيرها على الإلكتروليتات البوليمرية المركبة على أساس بولي (أوكسي إيثيلين)". اليكتروشيميكا اكتا . 55 (4): 1314-1322. دوى : 10.1016 / j.electacta.2009.04.025 .
  55. ^ رايتر ، ياء ؛ Nádherná، M. ؛ دومينكو ، ر. (2012). "الجرافيت و LiCo 1/3 Mn 1/3 Ni 1/3 O 2 الأقطاب الكهربائية مع سائل أيوني البيبيريدينيوم و lithium bis (فلوروسلفونيل) imide لبطاريات Li-ion". مجلة مصادر الطاقة . 205 : 402-407. دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2012.01.003 .
  56. ^ كان ، كاو ؛ Zhuo-Bin ، Li ؛ شياو ليانغ ، وانغ (2014). "التطورات الحديثة في الإلكتروليتات الصلبة غير العضوية لبطاريات الليثيوم" . الحدود في أبحاث الطاقة . 2 : 1-10. دوى : 10.3389 / fenrg.2014.00025 .
  57. ^ Zogg ، Cornelia (14 حزيران 2017). "إلكتروليت صلب قادر على منافسة الإلكتروليتات السائلة للبطاريات القابلة لإعادة الشحن" . Phys.org . تم الاسترجاع 24 فبراير 2018 .
  58. ^ كان ، كاو ؛ Zhuo-Bin ، Li ؛ شياو ليانغ ، وانغ (2014). "التطورات الحديثة في الإلكتروليتات الصلبة غير العضوية لبطاريات الليثيوم" . الحدود في أبحاث الطاقة . 2 : 2-4. دوى : 10.3389 / fenrg.2014.00025 .
  59. ^ كان ، كاو ؛ Zhuo-Bin ، Li ؛ شياو ليانغ ، وانغ (2014). "التطورات الحديثة في الإلكتروليتات الصلبة غير العضوية لبطاريات الليثيوم" . الحدود في أبحاث الطاقة . 2 : 6-8. دوى : 10.3389 / fenrg.2014.00025 .
  60. ^ تاتسوميساغو ، ماساهيرو ؛ ناغاو ، موتوهيرو ؛ هاياشي ، أكيتوشي (2013). "التطوير الأخير للإلكتروليتات الصلبة الكبريتيدية والتعديل البيني لجميع بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن ذات الحالة الصلبة" . مجلة الجمعيات الخزفية الآسيوية . 1 (1): 17. دوى : 10.1016 / j.jascer.2013.03.005 .
  61. ^ Haregewoin ، Atetegeb Meazah ؛ Wotango ، Aselefech Sorsa ؛ هوانج ، بينج جو (8 يونيو 2016). "المضافات المنحل بالكهرباء لأقطاب بطارية ليثيوم أيون: التقدم والمنظورات" . الطاقة وعلوم البيئة . 9 (6): 1955-1988. دوى : 10.1039 / C6EE00123H . ISSN 1754-5706 . 
  62. ^ ليندن وديفيد وريدي ، توماس ب. (محرران) (2002). كتيب البطاريات الإصدار الثالث . ماكجرو هيل ، نيويورك. الفصل 35. ISBN 0-07-135978-8 . 
  63. ^ تشاي ، سي ؛ وآخرون. (2016). "السلوك الكهروميكانيكي البيني على الأسطح الخشنة" (PDF) . رسائل ميكانيكا المتطرفة . 9 : 422-429. دوى : 10.1016 / j.eml.2016.03.021 .
  64. ^ تشونج ، HC (2021). "ملامح الشحن والتفريغ لبطاريات LiFePO 4 المعاد استخدامها على أساس معيار UL 1974" . البيانات العلمية . 8 (1): 165. بيب كود : 2021 NatSD ... 8..165C . دوى : 10.1038 / s41597-021-00954-3 . PMC 8253776 . بميد 34215731 .  
  65. ^ أ ب "كيفية إعادة بناء حزمة بطارية Li-Ion" (PDF) . معمل الإلكترونيات . 24 March 2016. مؤرشفة من الأصلي في 3 يناير 2012 . تم الاسترجاع 29 أكتوبر 2016 . {{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  66. ^ أ ب شويبر ، بيل (4 أغسطس 2015). "بطاريات الليثيوم: الإيجابيات والسلبيات" . جلوبال سبيك . جلوبال سبيك . تم الاسترجاع 15 مارس 2017 .
  67. ^ "مراجعة التصميم لـ: شاحن بطارية السيارة الكهربائية المتقدم ، مشروع ECE 445 للتصميم الأول" . 090521 course.ece.illinois.edu . مؤرشفة من الأصلي في 4 مايو 2013.
  68. ^ أ ب "بطاريات ليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن. دليل تقني" (PDF) . مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 11 أبريل 2009.
  69. ^ "مُصنع حزمة بطارية ليثيوم أيون مخصص" . قوة كبيرة . تم الاسترجاع 16 مارس 2015 .
  70. ^ دليل مستخدم سيمنز CL75 . سيمنز إيه جي. 2005. ص. 8.
  71. ^ سانيو: نظرة عامة على بطاريات ليثيوم أيون . أرشفة 3 مارس 2016 في آلة Wayback . ، إدراج معدل التفريغ الذاتي بنسبة 2 ٪ / شهر.
  72. ^ سانيو: هاردينغ مواصفات الطاقة . أرشفة 27 ديسمبر 2015 في آلة Wayback . ، إدراج معدل التفريغ الذاتي بنسبة 0.3٪ / شهر.
  73. ^ زيمرمان ، إيه إتش (2004). "خسائر التفريغ الذاتي في خلايا الليثيوم أيون". مجلة IEEE للفضاء والأنظمة الإلكترونية . 19 (2): 19-24. دوى : 10.1109 / MAES.2004.1269687 . S2CID 27324676 . 
  74. ^ Weicker ، Phil (1 تشرين الثاني 2013). نهج الأنظمة لإدارة بطارية ليثيوم أيون . بيت ارتيك. ص. 214- رقم ISBN 978-1-60807-659-8.
  75. ^ آبي ، هـ. موراي ، تي ؛ زغب ، ك. (1999). "أنود ألياف الكربون المزروع بالبخار لبطاريات الليثيوم أيون الأسطوانية القابلة لإعادة الشحن". مجلة مصادر الطاقة . 77 (2): 110-115. بيب كود : 1999 JPS .... 77..110A . دوى : 10.1016 / S0378-7753 (98) 00158-X .
  76. ^ خصائص أداء البطارية ، MPower UK ، 23 فبراير 2007. معلومات عن خصائص التفريغ الذاتي لأنواع البطاريات.
  77. ^ فيتر ، ماتياس. لوكس ، ستيفان (2016). "بطاريات قابلة لإعادة الشحن مع إشارة خاصة إلى بطاريات ليثيوم أيون" (PDF) . تخزين الطاقة . معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية ISE. ص. 205. دوى : 10.1016 / B978-0-12-803440-8.00011-7 . رقم ISBN  9780128034408.
  78. ^ أ ب ج وينتر وبرود 2004 ، ص. 4259
  79. ^ "أفضل البطاريات القابلة لإعادة الشحن (10+ مخططات ، نظرة عامة ومقارنات)" . eneloop101.com . 14 فبراير 2017 . تم الاسترجاع 9 فبراير 2019 .
  80. ^ أ ب "بطاريات ليثيوم أيون" . سيجما الدريتش . سيجما الدريتش.
  81. ^ أ ب نيتا ، ناوكي ؛ وو ، فيكسيانج ؛ لي جونغ تاي يوشن ، جليب (2015). "مواد بطارية ليثيوم أيون: الحاضر والمستقبل" . المواد اليوم . 18 (5): 252-264. دوى : 10.1016 / j.mattod.2014.10.040 .
  82. ^ فيرجوس ، جيفري (2010). "التطورات الأخيرة في مواد الكاثود لبطاريات الليثيوم أيون". مجلة مصادر الطاقة . 195 (4): 939-954. بيب كود : 2010 JPS ...... 195..939F . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2009.08.089 .
  83. ^ ميزة Sony Lithium Ion Iron Phosphate (LFP) هي ميزة نظام تخزين الطاقة الخاص بشركة Sony
  84. ^ افتخاري ، علي (2017). "LiFePO 4 / C Nanocomposites لبطاريات ليثيوم أيون". مجلة مصادر الطاقة . 343 : 395-411. بيب كود : 2017 JPS ... 343..395E . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2017.01.080 .
  85. ^ "موقع شركة إمارا" . Imaracorp.com. مؤرشفة من الأصلي في 22 يوليو 2009 . تم الاسترجاع 8 أكتوبر 2011 .
  86. ^ أوديل ، جون (17 ديسمبر 2008). تقول شركة Fledgling Battery Company إن تقنيتها تعزز أداء البطارية الهجينة مستشار السيارة الخضراء ؛ إدموندز إنك تم الاسترجاع 11 يونيو 2010.
  87. ^ أ ب ليفين ، ستيف (27 أغسطس 2015). "معاطف تسلا تحمل على طول باناسونيك ، لكن معركة تفوق البطارية تختمر" . كوارتز . تم الاسترجاع 19 يونيو 2017 .
  88. ^ بيبلو ، مارك (13 ديسمبر 2019). "Northvolt تبني مستقبلًا لبطاريات أكثر صداقة للبيئة" . أخبار الكيمياء والهندسة . 97 (48).
  89. ^ بلومجرين ، جورج إي (2016). "تطور ومستقبل بطاريات الليثيوم أيون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 164 : A5019 – A5025. دوى : 10.1149 / 2.0251701jes .
  90. ^ "ورقة بيانات Samsung INR18650-30Q" (PDF) .
  91. ^ جوست ، كيفن [محرر] (أكتوبر 2006). ملخصات تقنية: يأخذ CPI اتجاهًا جديدًا بشأن بطاريات Li-ion (PDF). aeionline.org ؛ هندسة السيارات عبر الإنترنيت.
  92. ^ فويلكر ، جون (سبتمبر 2007). تأخذ بطاريات الليثيوم الطريق أرشفة 27 مايو 2009 في آلة Wayback ... IEEE Spectrum. تم الاسترجاع 15 يونيو 2010.
  93. ^ لوفداي ، إريك (23 أبريل 2010). "هيتاشي تطور كاثود منجنيز جديد ، يمكن أن يضاعف عمر بطاريات ليثيوم أيون" . تم الاسترجاع 11 يونيو 2010 .
  94. ^ نيكي (29 نوفمبر 2009). تقرير: نيسان على المسار مع خلية النيكل المنغنيز الكوبالت الليثيوم للنشر في مؤتمر السيارات الخضراء لعام 2015 (مدونة). تم الاسترجاع 11 يونيو 2010.
  95. ^ عرض EnerDel الفني (PDF). شركة EnerDel. 29 أكتوبر 2007 ..
  96. ^ إلدر وروبرت وزهر ودان (16 فبراير 2006). رفعت فالينس دعوى قضائية على براءة اختراع أوستن الأمريكية ستيتسمان من جامعة تكساس (مقدمة من شركة بيكل آند بروير للمحاماة) ..
  97. ^ بولكيلي ، وليام م. (26 نوفمبر 2005). "نوع جديد من البطاريات يقدم جهدًا كبيرًا ، بسعر أعلى" . اليوم . ص. ه 6.
  98. ^ A123Systems (2 نوفمبر 2005). A123Systems تطلق أنظمة بطاريات ليثيوم أيون جديدة ذات طاقة أعلى وأسرع إعادة شحن مؤتمر السيارات الخضراء ؛ A123Systems (خبر صحفى). تم الاسترجاع 11 مايو 2010.
  99. ^ "كلمات رئيسية لفهم أجهزة الطاقة من سوني - الكلمة الأساسية 1991" . مؤرشفة من الأصلي في 4 مارس 2016.
  100. ^ أ ب هاينر ، سم ؛ تشاو ، العاشر ؛ Kung ، HH (1 يناير 2012). "مواد بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن". المراجعة السنوية للهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية . 3 (1): 445-471. دوى : 10.1146 / annurev-chembioeng-062011-081024 . بميد 22524506 . 
  101. ^ افتخاري ، علي (2017). "مواد أنود منخفضة الجهد لبطاريات الليثيوم أيون". مواد تخزين الطاقة . 7 : 157-180. دوى : 10.1016 / j.ensm.2017.01.009 .
  102. ^ "باحثو نورث وسترن يطورون بطاريات Li-ion مع ساندويتش الجرافين والسيليكون | تقنية الحالة الصلبة" . Electroiq.com. نوفمبر 2011 مؤرشفة من الأصلي في 15 مارس 2018 . تم الاسترجاع 3 يناير 2019 .
    تشاو ، العاشر ؛ هاينر ، سم ؛ كونغ ، إم سي ؛ كونغ ، سمو (2011). "القطب الكهربي المركب Si-Graphene ذو الطاقة العالية في الطائرة لبطاريات الليثيوم أيون". مواد الطاقة المتقدمة . 1 (6): 1079-1084. دوى : 10.1002 / aenm.201100426 .
  103. ^ "... قبول مقياس الشبكة الأول ، نظام تخزين طاقة البطارية" (خبر صحفى). تقنيات النانو Altair. 21 نوفمبر 2008 مؤرشفة من الأصلي في 3 أغسطس 2020 . تم الاسترجاع 8 أكتوبر 2009 .
  104. ^ أوزولس ، مارتي (11 نوفمبر 2009). Altair Nanotechnologies Power Partner - الجيش . Systemagicmotives (صفحة الويب الشخصية) [ مشكوك فيها ] . تم الاسترجاع 11 يونيو 2010.
  105. ^ جوتشر ، آلان ج. (29 نوفمبر 2006). "عرض Altair EDTA" (PDF) . Altairnano.com. مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 16 يونيو 2007.
  106. ^ القطب السالب الكربوني الاصطناعي يعزز سعة البطارية 30 بالمائة | استعراض تكنولوجيا معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . Technologyreview.com (2 أبريل 2013). تم الاسترجاع 16 أبريل 2013.
  107. ^ بلين ، لوز (14 فبراير 2022). "أمبريوس تشحن الدفعة الأولى من بطاريات" أعلى كثافة في العالم " . أطلس جديد . تم الاسترجاع 14 فبراير 2022 .
  108. ^ كوكسورث ، بن (22 فبراير 2017). "نشارة خشب السليكون - قريباً على بطارية قريبة منك؟" . newatlas.com . تم الاسترجاع 26 فبراير 2017 .
  109. ^ Kasavajjula ، U. ؛ وانغ ، سي. أبليبي ، آي جاي سي. (2007). "أنودات الإدراج القائمة على النانو والسليكون للخلايا الثانوية ليثيوم أيون". مجلة مصادر الطاقة . 163 (2): 1003-1039. بيب كود : 2007 JPS .... 163.1003K . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2006.09.084 .
  110. ^ لي ، ح. هوانغ ، إكس. تشينز ، LC ؛ تشو ، جي ؛ تشانغ ، زد (2000). "التطور الهيكلي البلوري لأنود nano-Si الناجم عن إدخال واستخراج الليثيوم في درجة حرارة الغرفة". أيونات الحالة الصلبة . 135 (1-4): 181–191. دوى : 10.1016 / S0167-2738 (00) 00362-3 .
  111. ^ جاو ، ب. ؛ سينها ، إس. فليمنج ، إل. تشو ، أو. (2001). "تكوين السبائك في السيليكون ذات البنية النانوية". مواد متقدمة . 13 (11): 816-819. دوى : 10.1002 / 1521-4095 (200106) 13:11 <816 :: AID-ADMA816> 3.0.CO ؛ 2-P .
  112. ^ أ ب Girishkumar ، G. ؛ مكلوسكي ، ب. لونتز ، أس. سوانسون ، إس. ويلكى ، دبليو (2 يوليو 2010). "بطارية الليثيوم - الهواء: الوعد والتحديات". مجلة رسائل الكيمياء الفيزيائية . 1 (14): 2193-2203. دوى : 10.1021 / jz1005384 . ISSN 1948-7185 . 
  113. ^ "تصميم أفضل للأنود لتحسين بطاريات ليثيوم أيون" . مختبر بيركلي: مختبر لورانس بيركلي الوطني . مؤرشفة من الأصلي في 4 مارس 2016.
  114. ^ أ ب لو ، جيايان ؛ تشاو ، شين ؛ وو جينسونغ جانغ ، هي دونغ ؛ كونغ ، هارولد هـ. هوانغ ، جياشينغ (2012). "جزيئات Si النانوية المغلفة بالجرافين المجعدة لأنودات بطارية ليثيوم أيون". مجلة رسائل الكيمياء الفيزيائية . 3 (13): 1824-1829. دوى : 10.1021 / jz3006892 . بميد 26291867 . 
  115. ^ سامرفيلد ، ج. (2013). "نمذجة بطارية ليثيوم أيون". مجلة التربية الكيميائية . 90 (4): 453-455. بيب كود : 2013 JChEd..90..453S . دوى : 10.1021 / ed300533f .
  116. ^ اندريا 2010 ، ص. 2.
  117. ^ "كيف يتم تصنيع خلية جراب ليثيوم أيون في المختبر؟" . KIT Zentrum für Mediales Lernen. 6 يونيو 2018. رخصة إسناد المشاع الإبداعي
  118. ^ اندريا 2010 ، ص. 234.
  119. ^ "اللفاف الخلية المنشورية" . جامعة ميشيغان . 25 يونيو 2015.
  120. ^ وانج ، واي. هو ، ص. تشو ، هـ. (2012). "بطاريات Li-Redox Flow تعتمد على الإلكتروليتات الهجينة: عند مفترق الطريق بين بطاريات Li-ion و Redox Flow Flow". مواد الطاقة المتقدمة . 2 (7): 770-779. دوى : 10.1002 / aenm.201200100 .
  121. ^ تشى ، تشاو شيانغ ؛ كونيغ ، غاري م. (15 أغسطس 2016). "زوجان من الأكسدة والاختزال بتشتت أيونات الليثيوم خالٍ من الكربون مع لزوجة منخفضة لبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال" . مجلة مصادر الطاقة . 323 : 97-106. بيب كود : 2016 JPS ... 32397Q . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2016.05.033 .
  122. ^ باناسونيك تكشف عن `` أصغر '' بطارية ليثيوم أيون على شكل دبوس ، Telecompaper ، 6 أكتوبر 2014
  123. ^ إيرول ، سليم (5 يناير 2015). "التحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية ونمذجة بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم / بطاريات الكربون" . تم الاسترجاع 10 سبتمبر 2018 . {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  124. ^ "بطارية Li-Ion Button القابلة لإعادة الشحن: Serial LIR2032" (PDF) . AA Portable Power Corp.
  125. ^ Goodwins ، Rupert (17 آب / أغسطس 2006). "داخل حزمة بطارية للكمبيوتر الدفتري" . ZDNet . تم الاسترجاع 6 يونيو 2013 .
  126. ^ اندريا 2010 ، ص. 229.
  127. ^ "بطارية كمبيوتر محمول ليثيوم أيون" . بطاريات Ultrabook . ريتز ستيفان . تم الاسترجاع 23 مارس 2014 .
  128. ^ شياو ، مايا (يونيو 2019). "سوق بطاريات الليثيوم أيون مهيأ لنمو قوي في أوروبا ؛ تطبيقات تخزين الطاقة ستكون القطاع الأسرع نموًا" . تحليل التفاعل . تم الاسترجاع 21 ديسمبر 2021 .{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
  129. ^ "دليل لاختيار أفضل بطارية أداة كهربائية لأدواتك اللاسلكية" . أفضل أدوات كهربائية للبيع ومراجعات الخبراء وأدلة . 25 أكتوبر 2018 . تم الاسترجاع 31 أكتوبر 2018 .
  130. ^ ميلر ، بيتر (10 يناير 2015). "بطاريات ليثيوم أيون للسيارات" . مراجعة التكنولوجيا جونسون ماثي . 59 (1): 4-13. دوى : 10.1595 / 205651315x685445 .
  131. ^ "سايلنت 2 إلكترو" . أليسبورت . مؤرشفة من الأصلي في 17 فبراير 2015 . تم الاسترجاع 6 ديسمبر 2014 .
  132. ^ "موقع ويب Pipistrel" . مؤرشفة من الأصلي في 2 يوليو 2017 . تم الاسترجاع 6 ديسمبر 2014 .
  133. ^ "Ventus-2cxa مع نظام الدفع FES" . شيمب هيث . مؤرشفة من الأصلي في 2 أبريل 2015 . تم الاسترجاع 11 مارس 2015 .
  134. ^ GR-3150-CORE ، المتطلبات العامة لبطاريات الليثيوم الثانوية غير المائية.
  135. ^ هيس ، هولجر. شيمبي ، مايكل ؛ كوسيفيتش ، دانيال. جوسين ، أندرياس (11 ديسمبر 2017). "تخزين بطارية ليثيوم أيون للشبكة - مراجعة لتصميم نظام تخزين البطارية الثابتة المصمم للتطبيقات في شبكات الطاقة الحديثة" . الطاقات . 10 (12): 2107. دوى : 10.3390 / en10122107 . ISSN 1996-1073 . 
  136. ^ جراي ، كلير ب. هول ، ديفيد س. (ديسمبر 2020). "آفاق بطاريات الليثيوم أيون وما بعدها - رؤية 2030" . اتصالات الطبيعة . 11 (1): 6279. بيب كود : 2020 NatCo..11.6279G . دوى : 10.1038 / s41467-020-19991-4 . ISSN 2041-1723 . PMC 7722877 . بميد 33293543 .   
  137. ^ "نظرة عامة على بطاريات أيونات الليثيوم" (PDF) . باناسونيك. يناير 2007 مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 7 نوفمبر 2011 . تم الاسترجاع 13 نوفمبر 2013 .
  138. ^ أ ب كوين ، جايسون ب. ؛ والدمان ، توماس ؛ ريشتر ، كارستن ؛ كاسبر ، مايكل ؛ Wohlfahrt-Mehrens ، Margret (19 أكتوبر 2018). "كثافة الطاقة لخلايا Li-Ion الأسطوانية: مقارنة بين 18650 التجارية و 21700 خلية". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 165 (14): A3284 – A3291. دوى : 10.1149 / 2.0281814jes .
  139. ^ وينتر وبرود 2004 ، ص. 4258
  140. ^ اندريا 2010 ، ص. 12.
  141. ^ سترو ، دانيال إيوان ؛ Swierczynski ، Maciej ؛ كار ، سورين كنودسن ؛ ^ تيودوريسكو ، ريموس (22 سبتمبر 2017). "سلوك التدهور لبطاريات الليثيوم أيون أثناء تقادم التقويم - حالة زيادة المقاومة الداخلية" . معاملات IEEE على تطبيقات الصناعة . 54 (1): 517-525. دوى : 10.1109 / TIA.2017.2756026 . ISSN 0093-9994 . S2CID 34944228 .  
  142. ^ توربن ، آرون (16 نوفمبر 2015). "تمنح تقنية البطارية الجديدة 10 ساعات من التحدث بعد 5 دقائق فقط من الشحن" . www.gizmag.com . تم الاسترجاع 3 ديسمبر 2015 .
  143. ^ سميث ، نوح (16 يناير 2015). "استعد للحياة بدون زيت" . bloombergview.com . تم الاسترجاع 31 يوليو 2015 .
  144. ^ راندال ، توم ؛ ليبرت ، جون (24 نوفمبر 2017). "أحدث وعود تسلا تخالف قوانين البطاريات" . بلومبرج . تم الاسترجاع 13 فبراير 2018 .
  145. ^ زيجلر ، ميكا س. سونغ ، جوهيون ؛ ترانسيك ، جيسيكا إي (2021). "محددات انخفاض تكلفة تكنولوجيا بطارية ليثيوم أيون" . الطاقة وعلوم البيئة . 14 (12): 6074-6098. دوى : 10.1039 / D1EE01313K . ISSN 1754-5692 . S2CID 244514877 .  
  146. ^ "نموذج بطارية ورقة بيانات بطارية ليثيوم أيون: LIR18650 2600 مللي أمبير" (PDF) .
  147. ^ أ ب وانغ ، ياء ؛ ليو ، ب. هيكس غارنر ، ياء ؛ شيرمان ، إي. سوكيازيان ، إس. Verbrugge ، M. ؛ تتاريا ، ح. موسر ، ياء ؛ فينامور ، ب. (2011). "نموذج دورة الحياة لخلايا الجرافيت LiFePO4". مجلة مصادر الطاقة . 196 (8): 3942–3948. بيب كود : 2011 JPS .... 196.3942W . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2010.11.134 .
  148. ^ ساكسينا ، إس. هندريكس ، سي ؛ بيخت ، م. (2016). "اختبار دورة الحياة ونمذجة خلايا الجرافيت / LiCoO2 تحت حالة مختلفة من نطاقات الشحن". مجلة مصادر الطاقة . 327 : 394 - 400. بيب كود : 2016 JPS ... 327..394S . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2016.07.057 .
  149. ^ ساكسينا ، إس. هندريكس ، سي ؛ بيخت ، م. (2016). "اختبار دورة الحياة ونمذجة خلايا الجرافيت / LiCoO2 تحت حالة مختلفة من نطاقات الشحن". مجلة مصادر الطاقة . 327 : 394 - 400. بيب كود : 2016 JPS ... 327..394S . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2016.07.057 ..
  150. ^ الشمس ، واي. ساكسينا ، إس. بيخت ، م. (2018). "Derating المبادئ التوجيهية لبطاريات ليثيوم أيون" . الطاقات . 11 (12): 3295. دوى : 10.3390 / en11123295 .
  151. ^ أ ب هندريكس ، سي ؛ ويليارد ، ن. ماثيو ، س. بيخت ، م. (2016). "تحليل أنماط الفشل والآليات والتأثيرات (FMMEA) لبطاريات الليثيوم أيون" . مجلة مصادر الطاقة . 327 : 113 - 120. دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2015.07.100 ..
  152. ^ أ ب ج د والدمان ، تي ؛ ويلكا ، م. كاسبر ، م. فليشهامر ، م. Wohlfahrt-Mehrens، M. (2014). "آليات التقادم المعتمدة على درجة الحرارة في بطاريات ليثيوم أيون - دراسة ما بعد الوفاة". مجلة مصادر الطاقة . 262 : 129-135. بيب كود : 2014 JPS ... 262..129W . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2014.03.112 .
  153. ^ لينغ ، فنغ. تان ، شير مينغ ؛ بيخت ، مايكل (6 أغسطس 2015). "تأثير درجة الحرارة على معدل الشيخوخة لبطارية Li Ion التي تعمل فوق درجة حرارة الغرفة" . التقارير العلمية . 5 (1): 12967. بيب كود : 2015 NatSR ... 512967L . دوى : 10.1038 / srep12967 . PMC 4526891 . بميد 26245922 .  
  154. ^ جاغومونت ، جوريس ؛ Van Mierlo ، Joeri (أكتوبر 2020). "مراجعة شاملة لأنظمة الإدارة الحرارية المستقبلية للسيارات التي تعمل بالبطاريات" . مجلة تخزين الطاقة . 31 : 101551. دوى : 10.1016 / j.est.2020.101551 . S2CID 219934100 . 
  155. ^ والدمان ، تي. بيسل ، جي ؛ هوغ ، ب. ستومب ، إس. دانزر ، ماساتشوستس ؛ كاسبر ، م. أكسمان ، ب. Wohlfahrt-Mehrens، M. (2015). "تأثير تصميم الخلية على درجات الحرارة وتدرجات درجة الحرارة في خلايا أيونات الليثيوم: دراسة متفاعلة". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 162 (6): A921. دوى : 10.1149 / 2.0561506jes ..
  156. ^ اندريا 2010 ، ص. 9.
  157. ^ لياو ، ب. يونجست ، RG ؛ Nagasubramanian ، G. ؛ حالة ، HL ؛ دوتي ، دي إتش (2005). "قدرة النمذجة تتلاشى في خلايا الليثيوم أيون". مجلة مصادر الطاقة . 140 (1): 157–161. بيب كود : 2005 JPS ...... 140..157L . دوى : 10.1016 / j.jpowsour.2004.08.017 .
  158. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q Voelker ، Paul (22 أبريل 2014). "تتبع تحليل مكونات بطارية ليثيوم أيون" . البحث والتطوير . تم الاسترجاع 4 أبريل 2015 .
  159. ^ "كيف تطيل عمر بطارية هاتفك الخلوي" . phonedog.com . 7 أغسطس 2011 . تم الاسترجاع 25 يوليو 2020 .
  160. ^ ألكسندر ك.سوتمان (2011) تجارب شيخوخة بطارية ليثيوم أيون وتطوير الخوارزمية لتقدير العمر. تم النشر بواسطة جامعة ولاية أوهايو و OhioLINK
  161. ^ ماثيو ب.بينسون 1 ومارتن زد بازانت. نظرية تكوين SEI في البطاريات القابلة لإعادة الشحن: تتلاشى السعة والشيخوخة المتسارعة والتنبؤ مدى الحياة. معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ، ماساتشوستس 02139
  162. ^ "تظهر البيانات الجديدة أن الحرارة والشحن السريع مسؤولان عن مزيد من تدهور البطارية مقارنة بالعمر أو الأميال" . CleanTechnica . 16 ديسمبر 2019.
  163. ^ "كيف سيوفر iOS 13 بطارية جهاز iPhone الخاص بك (بعدم شحنه بالكامل)" . www.howtogeek.com .
  164. ^ "كم مرة يجب أن أشحن هاتفي لإطالة عمر البطارية؟" . 21 فبراير 2019.
  165. ^ جاري ، سيمون. "نصائح وحيل حول شحن البطارية لإطالة العمر الافتراضي" . مستشار تقني .
  166. ^ رينولدز مات (4 أغسطس 2018). "هذه هي الحقيقة وراء أكبر (وأغبى) أساطير البطاريات" . Wired UK - عبر www.wired.co.uk.
  167. ^ "لماذا يجب عليك التوقف عن شحن هاتفك الذكي بالكامل الآن" . أخبار ومنتجات الهندسة الكهربائية . 9 نوفمبر 2015.
  168. ^ نصيحة: قم بتكييف بطارية هاتفك الخلوي الجديد لجعلها تدوم لفترة أطول (ولكن تأكد من وضعها بشكل صحيح) . Dottech.org (24 ديسمبر 2011). تم الاسترجاع 16 أبريل 2013.
  169. ^ Yadav ، Antriksh (31 ديسمبر 2010) أهم 5 أساطير حول بطاريات الليثيوم أيون . Rightnowintech.com.
  170. ^ أ ب هيسلوب ، مارتن (1 مارس 2017). "اختراق بطارية EV ذات الحالة الصلبة من مخترع بطارية Li-ion John Goodenough" . أخبار أمريكا الشمالية للطاقة . أخبار الطاقة الأمريكية . تم الاسترجاع 15 مارس 2017 .
  171. ^ بيسشوب ، رويلاند. ويلستراند ، أولا. Rosengren، Max (1 نوفمبر 2020). "التعامل مع بطاريات الليثيوم أيون في المركبات الكهربائية: منع الأحداث الخطرة والتعافي منها" . تكنولوجيا الحريق . 56 (6): 2671-2694. دوى : 10.1007 / s10694-020-01038-1 . ISSN 1572-8099 . S2CID 225315970 .  
  172. ^ بيسشوب ، رويلاند. ويلستراند ، أولا. آمون ، فرانسين. روزنغرين ، ماكس (2019). السلامة من الحرائق لبطاريات الليثيوم أيون في المركبات على الطرق . معاهد البحث RISE السويد. رقم ISBN 978-91-88907-78-3.
  173. ^ ميلسابس ، سي (10 يوليو 2012). الإصدار الثاني من المواصفة القياسية IEC 62133: معيار الخلايا والبطاريات الثانوية التي تحتوي على إلكتروليتات قلوية أو غير حمضية أخرى في دورة المراجعة النهائية . تم الاسترجاع من Battery Power Online (10 يناير 2014)
  174. ^ IEC 62133. الخلايا والبطاريات الثانوية التي تحتوي على قلوية أو غيرها من الإلكتروليتات غير الحمضية - متطلبات السلامة للخلايا الثانوية المحمولة المختومة ، والبطاريات المصنوعة منها ، للاستخدام في التطبيقات المحمولة (2.0 ed.). اللجنة الكهرتقنية الدولية. ديسمبر 2012. ISBN 978-2-83220-505-1.
  175. ^ Kwon و Jethro Mullen and KJ (2 سبتمبر 2016). "سامسونج تتذكر Galaxy Note 7 في جميع أنحاء العالم بسبب مشكلة البطارية" . سي إن إن موني . تم الاسترجاع 13 سبتمبر 2019 .
  176. ^ أ ب "استدعاء Samsung لـ Galaxy Note 7" . news.com.au. _ 2 سبتمبر 2016 مؤرشفة من الأصلي في 2 سبتمبر 2016.
  177. ^ كانيلوس ، مايكل (15 أغسطس 2006). "هل يمكن لأي شيء ترويض ألسنة اللهب؟" . سي نت . تم الاسترجاع 14 يونيو 2013 .
  178. ^ Electrochem Commercial Power (9 سبتمبر 2006). "إرشادات السلامة والتعامل مع بطاريات الليثيوم الكهربية" (PDF) . جامعة روتجرز . تم الاسترجاع 21 مايو 2009 .
  179. ^ ويلستراند ، أولا. بيسكوب ، رويلاند ؛ بلومكفيست ، بير ؛ معبد أليستر. أندرسون ، جوهان (2020). الغازات السامة من الحريق في المركبات الكهربائية . معاهد البحث RISE السويد. رقم ISBN 978-91-89167-75-9.
  180. ^ أ ب