نگاهی به درون یک باتری لیتیومی و پک ها
پکهای باتری لیتیومی به اشکال گوناگون دیده میشوند، اما درون همه سلولهای آنها یکسان است.اگر شما یک پک باتری لیتیومی لپ تاپ را باز کنید (البته ما توصیه میکنیم به دلیل احتمال اتصال کوتاه و آتشسوزی این کار را انجام ندهید) موارد زیر را خواهید دید :
سلول های باتری لیتیوم یون که معمولا استوانه ای و از نوع لیتیوم یون 18650 هستند و یا از انواع باتری مستطیل شکل تخت.
یک برد الکترونیکی کنترلر شارژ و دشارژ باتری شامل :
یک سنسور دما جهت مانیتورینگ دمای باتری هنگام شارژ و دشارژ
یک مدار مبدل ولتاژ و رگولاتور جهت حفظ سطح ایمن ولتاژ و جریان هنگام شارژ و دشارژ
یک فیش کانکتور که امکان اتصال و جدا کردن باتری از لپ تاپ را دارد
A voltage tap, which monitors the energy capacity of individual cells in the battery pack
یک سیم نمونه برداری از ولتاژ سلولها که وظیفه اش مانیتور کردن ظرفیت ذخیره سازی انرژی در تک تک سلول های پک باتری است
مدار مانیتورینگ شارژ باتری که یک برد الکترونیکی کوچک است و وظیفه آن کنترل تمام فرایند شارژ است به گونه ای که اطمینان حاصل شود تمام سلولهای لیتیوم یون به صورت کامل و با سرعت شارژ میشوند.
اگر پک باتری در حین شارژ بیش از حد تعیین شده گرم شود سنسور دمای نصب شده روی باتری دما را به برد کنترل شارژ فرستاده و برد کنترل شارژ جریان را به منظور خنک شدن باتری قطع میکند.
وظیفه دیگر این برد کنترل شارژ جلوگیری از خالی شدن کامل سلولهای لیتیومی است زیرا تخلیه کامل این سلولها موجب خراب شدن باتی میشود.
همچنین این برد امکان ارتباط با خارج از باتری را دارد و معمولا تعداد دفعات شارژ و دشارژ را ذخیره میکند و مقدار باقیمانده از ظرفیت باتری را به لپ تاپ اعلام میکند.
همه این کارها را این برد کوچک روی باتری انجام میدهد و البته این برد حدود 5 درصد ظرفیت باتری را مصرف میکند حتی در حالی که لپ تاپ خاموش است.
سلول های لیتیوم یون
همانند اکثر باتریها پوسته بیرونی سلولهای لیتیوم یونی از فلز ساخته شده است.استفاده از فلز برای پوسته باتریهای لیتیوم یونی بسیار مهم است زیرا معمولا فشار در باتری بالاست.
معمولا این پوسته فلزی از نوعی دریچه تخلیه گاز تحت فشار بهره میبرد که وظیفه آن جلوگیری از فشار زیاد و انفجار باتری است.معمولا در صورت تخلیه گاز در اثر بالا رفتن حرارت و فشار باتری خراب میشود و استفاده از آن توصیه نمیشود
داخل این پوشش فلزی یک رول مارپیچ طولانی شامل سه لایه ورق است که به صورت بسیار فشرده قرار دارد :
الکترود مثبت
الکترود منفی
جدا کننده یا separator
این رول متشکل از این سه لایه در مایعی به نام الکترولیت قرار میگیرند . اتر هم به عنوان الکترولیت استفاده میشود.
سپراتور یا جداکننده یک لایه بسیار نازک پلاستیک است و وظیفه آن جدا نگه داشتن صفحات مثبت و منفی از یکدیگر است.
در باتریهای لیتیوم یونی الکترود مثبت از ماده شیمیایی Lithium cobalt oxide, or LiCoO2 و الکترود منفی از کربن درست میشود.
هنگام شارژ یونهای لیتیوم از الکترود مثبت به سمت الکترود منفی میروند و در هنگام دشارژ یونهای لیتیوم از کربن یا اکترود منفی به سمت لایه مثبت یا اکسید کبالت لیتیوم حرکت میکنند.
حرکت این یونها در یک ولتاژ نسبتا بالا اتفاق می افتد، بنابراین هر سلول 3.7 ولت تولید میکند.این ولتاژ به مراتب بالاتر از ولتاژ سلولهای آلکالاین با ولتاژ 1.5 ولت است و این باعث میشود باتریهای لیتیوم یونی کوچکتر و سبکتر باشند و در اکثر دستگاههایی که نیاز به باتری کوچک دارند مانند تلفنهای هوشمند و لپ تاپها کاربرد دارند.
در مقاله بعدی در مورد طول عمر باتریهای لیتیوم یونی و علت انفجار آنها صحبت میکنیم.
