شرط می‌بندم که باتری لیتیوم یون را نمی‌شناسید!

باتری لیتیوم یون، با نام های lithium-ion battery یا Li-ion battery، نوعی باتری قابل شارژ است که عمدتاً برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌شود. روز به روز، محبوبیت این باتری‌ها در صنایع مختلف، از جمله نظامی و هوافضا، در حال افزایش است. این روند به خاطر مزایای منحصر به فرد باتری لیتیوم یون است که اخیراً شرکت‌های تولیدکننده یو پی اس (UPS) نیز به کاربرد آن در جایگزینی باتری‌های سیلد اسید روی آورده‌اند.

باتری لیتیوم یون، همانند سایر انواع باتری‌ها، از راکتورهای شیمیایی برای تولید جریان مستقیم (DC) استفاده می‌کند. در فرآیند شارژ و دشارژ، یون‌های لیتیوم بین الکترودهای مثبت و منفی (کاتد و آند) حرکت می‌کنند. کاتد از موادی مانند اکسید فلزات کبالت، نیکل یا منگنز تشکیل شده و آند از گرافیت استفاده می‌کند.

ساختار لایه‌ای که بین کاتد و آند وجود دارد، باعث می‌شود یون‌های لیتیوم به راحتی بین این لایه‌ها حرکت کنند. در هنگام شارژ باتری، یون‌های لیتیوم از کاتد به سمت آند حرکت می‌کنند، و در هنگام استفاده (تخلیه) باتری، به سمت کاتد حرکت می‌کنند.

از آنجا که استفاده از لوازم الکترونیکی قابل حمل افزایش یافته است، نیاز به باتری‌های قابل شارژ نیز افزایش یافته و باتری‌های لیتیوم یون به عنوان یک گزینه با عملکرد و بازده بالا در مقایسه با سایر انواع باتری‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. این باتری‌ها بیشترین میزان تولید را در میان باتری‌های قابل شارژ داشته و به دلیل مزایای فنی و عملیاتی، در محصولات گوناگون از جمله یو پی اس‌ها، جایگزین مناسبی برای باتری‌های سنتی شده‌اند.

تاریخچه ساخت باتری لیتیوم یون

باتری‌های لیتیومی، که به انگلیسی با نام lithium-ion battery یا Li-ion battery شناخته می‌شوند، اولین بار توسط جی. ان. لوییس در سال 1912 معرفی شدند، اما تا دهه 1970 زمانی طول کشید که اولین باتری‌های لیتیومی غیرقابل شارژ به بازار عرضه شوند. در سال 1985، Akira Yoshino نمونه اولیه‌ای از باتری لیتیوم یون ساخت که بر اساس تحقیقات قبلی انجام‌شده توسط John Goodenough، M. Stanley Whitingham، Rachid Yazami و Koichi Mizushima در دهه‌های 1970 تا 1980 بود. سپس در سال 1991، تیم Sony و Asahi Kasei به رهبری یوشیو نیشی، نمونه تجاری از باتری لیتیوم یون را به بازار عرضه کردند.

لیتیوم، که سبک‌ترین فلز در میان عناصر است، بیشترین پتانسیل الکتروشیمیایی و بالاترین چگالی انرژی به وزن خود را داراست. این فلز به دلیل فعالیت و واکنش‌پذیری بالای خود، به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود.

باتری‌های لیتیومی، علاوه بر مزایا، مشکلاتی نیز دارند، از جمله مسائل ایمنی. تا کنون، تلاش‌های فراوان در جهت حل این مشکلات موفقیت آمیز نبوده‌اند. به دلیل ناپایداری ذاتی فلز لیتیوم، به خصوص در زمان شارژ، تحقیقات به سمت باتری لیتیوم غیرفلزی با استفاده از یون‌های لیتیوم تغییر یافته است. با وجود کاهش کمی در چگالی انرژی یون لیتیوم نسبت به فلز لیتیوم، باتری لیتیوم یون به شرط رعایت اقدامات احتیاطی، به عنوان یک گزینه بی‌خطر در زمان شارژ و دشارژ مطرح شده است. در سال 1991، شرکت سونی اولین باتری لیتیوم یون تجاری را معرفی کرد و از آن زمان شرکت‌های بزرگ دیگر نیز به کاربرد این نوع باتری در محصولات خود روی آورده‌اند.

اجزا و ساختار باتری های لیتومی

باتری‌های لیتیومی یک نوع باتری قابل شارژ هستند که از لیتیوم به عنوان عنصر فعال در فرآیند شارژ و دیشارژ استفاده می‌کنند. ساختار اصلی این باتری‌ها شامل 5 مورد می‌باشد.

1. آند (معمولاً از گرافیت)
2. کاتد (معمولاً از ترکیبات شیمیایی حاوی لیتیوم، نیکل، کبالت و مس)
3. الکترولیت (حاوی محلول‌های لیتیومی یا پلیمرهای الکترولیتی)
4. سکه جداکننده (برای جلوگیری از تماس مستقیم بین آند و کاتد)
5. بستر فیزیکی (برای جمع‌آوری جریان الکتریکی)

در فرآیند شارژ، لیتیوم از آند به سمت کاتد حرکت می‌کند و در فرآیند دیشارژ، این عمل برعکس انجام می‌شود. استفاده از مواد متنوع برای آند و کاتد، همچنین الکترولیت حاوی نمکهای لیتیومی، به باتری لیتیومی امکانات عملکردی و بهره‌وری بیشتری می‌دهد.

مزایای باتری لیتیوم یون

باتری‌های لیتیوم یون با چگالی انرژی دو برابر باتری‌های نیکل-کادمیوم و پتانسیل بسیار بالاتر، عملکرد بارگیری مطلوب و تخلیه بار مشابه باتری‌های نیکل-کادمیوم دارند. ولتاژ سلولی بالا با مقدار ۳.۶ ولت، امکان استفاده از یک سلول در طراحی باتری را فراهم می‌سازد. این باتری‌ها نسبت به باتری‌های نیکلی نیاز کمتری به تعمیر و نگهداری دارند و حافظه شارژ ندارند. تخلیه خود به خودی باتری‌های لیتیوم یون نسبت به باتری‌های نیکل-کادمیوم کمتر از نصف است. از آنجا که لیتیوم یون بعد از دور انداختن به میزان کمتری آسیب به طبیعت وارد می‌کند، این باتری‌ها به لحاظ زیست‌محیطی نیز موثرترند.

مزایای دیگر باتری‌های لیتیوم یون شامل چگالی انرژی بالا، نیاز کم به شارژ در استفاده اولیه، تخلیه شارژ خود به خودی کم، عدم نیاز به دوره‌های دشارژ متناوب، و قابلیت تأمین جریان بسیار بالا برای ابزارهای برقی است. این باتری‌ها به دلیل ویژگی‌های فوق برای مصارف متنوع و بهبود عملکرد اپلیکیشن‌های مختلف، از جمله ابزارهای برقی، منابع تغذیه سیاره، و دستگاه‌های هوشمند بسیار مناسب هستند.

معایب و محدودیت های باتری لیتیوم یون

باتری‌های لیتیوم یون با ویژگی‌های فوق‌العاده مثبتی همراه هستند، اما در کنار این مزایا، معایبی نیز دارند. این باتری‌ها شکننده بوده و برای حفظ ایمنی عملکرد به مدارهای محافظ نیاز دارند. مدار محافظ ولتاژ پیک هر سلول را در زمان شارژ محدود کرده و از افزایش ولتاژ سلول در تخلیه به حد بیش از اندازه جلوگیری می‌کند. همچنین دمای سلول نیز کنترل می‌شود تا به سطح‌های بالا نرود. مقادیر ماکسیمم شارژ و تخلیه جریان در این باتری‌ها معمولاً بین 1 و 2 آمپر ولت قرار دارد.

با رعایت این اقدامات احتیاطی، احتمال وقوع لیتیوم پلاتینگ یا آبکاری فلزی به دلیل افزایش بار تقریباً به صفر می‌رسد. لیتیوم پلاتینگ به تشکیل لایه ناخالصی از فلز لیتیوم در اطراف آند باتری‌های لیتیوم یون در حین شارژ گفته می‌شود و این آبکاری می‌تواند به تخریب تدریجی باتری‌ها منجر شود.

نکته مهم دیگر این است که باتری‌های لیتیوم یون به مدار محافظ وابسته‌اند تا ولتاژ و جریان را در حدود ایمن نگه دارند. همچنین نگه‌داری باتری در محیط خنک و با حداقل 40 درصد شارژ باتری می‌تواند عمر مفید آن را تأثیرگذارتر کند.

علاوه بر این، باتری‌های لیتیوم یون با محدودیت‌های حمل و نقل مواجه هستند و ممکن است در مقادیر بالا تحت قوانین نظارتی قرار گیرند. هزینه تولید این باتری‌ها نسبت به باتری‌های نیکل-کادمیوم حدوداً 40 درصد بیشتر است. همچنین، این فناوری هنوز به طور کامل پیشرفت نکرده و فلزات و ترکیبات شیمیایی آن به تغییر و بهبود نیاز دارند.

عمر باتری لیتیوم یون

یک نگرانی دیگر درباره باتری‌های لیتیوم یون مرتبط با عمر آنها است. این باتری‌ها حتی بعد از یک سال، دچار کاهش ظرفیت می‌شوند، بدون توجه به اینکه از آنها استفاده شده یا نشده باشد. بعد از چند سال، این مشکل به صورت مداوم تشدید می‌شود. البته وجود این اثر مخرب بر عمر باتری بر ظرفیت، خصوصیتی است که در سایر باتری‌های شیمیایی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی هیدرید فلزی نیکل در دماهای بالای محیط این تأثیر را نشان می‌دهد. با این وجود، باتری‌های لیتیوم یون توانایی کارکرد تا حدود 5 سال را دارند.

تولیدکنندگان باتری‌های لیتیومی همواره در تلاش برای بهبود عملکرد آنها هستند. هر شش ماه، ترکیبات شیمیایی جدید و بهبود یافته معرفی می‌شوند. با این پیشرفت‌های سریع، ارزیابی تأثیر گذر زمان بر عمر و عملکرد باتری چالش برانگیز است.

نکته دیگر این است که باتری‌های لیتیوم یون برای حفظ ولتاژ و جریان در محدوده ایمن، به مدارهای محافظ وابسته‌اند. همچنین نگه‌داری باتری در محیط خنک و با حداقل 40 درصد شارژ باتری می‌تواند عمر مفید آن را تأثیرگذارتر کند.

در این میان، محدودیت‌های حمل و نقل نیز یکی از چالش‌های باتری‌های لیتیوم یون است و ممکن است در حمل و نقل مقادیر بالای آن، تحت قوانین نظارتی قرار گیرد. افزون بر این، هزینه تولید این باتری‌ها تقریباً 40 درصد گران‌تر از تولید باتری‌های نیکل-کادمیوم است. به علاوه، این فناوری هنوز به طور کامل پیشرفت نکرده و فلزات و ترکیبات شیمیایی آن به تغییر و بهبود نیاز دارند.

کاربرد باتری‌های لیتیومی

باتری‌های لیتیومی به دلیل خصوصیات ویژه‌ای که دارند، در انواع مختلف دستگاه‌ها و صنایع به کار می‌روند. برخی از کاربردهای باتری‌های لیتیومی عبارتند از:

1. دستگاه‌های پرتابل: از جمله کاربردهای اصلی باتری‌های لیتیومی در دستگاه‌های پرتابل مانند موبایل، لپ‌تاپ، دوربین‌های دیجیتال، تبلت و دستبندهای هوشمند است.
2. اتومبیل‌های الکتریکی: باتری‌های لیتیومی به عنوان منبع انرژی اصلی در اتومبیل‌های الکتریکی و هیبریدی به کار می‌روند.
3. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خانگی: برای ذخیره‌سازی انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند خورشیدی و بادی در خانه‌ها و ساختمان‌ها.
4. ابزارهای برقی قابل حمل: از باتری‌های لیتیومی در ابزارهای برقی قابل حمل مانند دستگاه‌های حفاری، خراطی، وسایل نقلیه برقی و غیره استفاده می‌شود.
5. تجهیزات پزشکی: برای تامین انرژی در تجهیزات پزشکی قابل حمل و دستگاه‌های پزشکی به باتری‌های لیتیومی اعتماد می‌شود.
6. سیستم‌های نظامی و فضایی: باتری‌های لیتیومی در تجهیزات نظامی، ماهواره‌ها، و دیگر سیستم‌های فضایی به کار می‌روند.
7. صنعت انرژی: در صنعت انرژی، باتری‌های لیتیومی به منظور ذخیره‌سازی و انتقال انرژی در شبکه‌های بزرگ استفاده می‌شوند.

باتری‌های لیتیومی به دلیل وزن سبک، ظرفیت بالا، و طول عمر طولانی، در بسیاری از حوزه‌های فناوری و صنعت جایگاه ویژه‌ای دارند.

علت کاربرد وسیع باتری لیتیوم یون

استفاده پرکاربرد از باتری‌های لیتیوم یون در وسایل و دستگاه‌های پرتابل به دلیل چگالی بالای انرژی قابل نگهداری توسط این نوع باتری است. چگالی انرژی به این معنا است که در هر واحد وزن باتری، به عنوان مثال در هر گرم یا کیلوگرم، چقدر انرژی ذخیره می‌شود.

در باتری لیتیوم یون، بین ۱۱۰ تا ۱۶۰ وات‌ساعت انرژی در هر کیلوگرم باتری ذخیره می‌شود که مقدار بسیار بالایی نسبت به انواع دیگر باتری دارد. باتری لیتیوم یون نیاز به تعمیر و نگهداری کم دارد و دشارژ خودبخودی آن در هر ماه تنها ۱۰ درصد است. همچنین، سایکل باتری لیتیوم یون، یعنی تعداد دفعات شارژ و دشارژ باتری، بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ بار قرار دارد.

در گذشته، باتری‌های سرب اسیدی (باتری سیلد اسید) بیشتر در یو پی اس مورد استفاده قرار می‌گرفتند. اما در حال حاضر، با توجه به مزایای فراوان، استفاده از باتری لیتیوم یون در یو پی اس در حال جلب توجه است. طول عمر باتری‌های لیتیوم یون در یو پی اس آنلاین دو برابر باتری‌های سیلد اسید است و می‌توانند تا ۱۵ سال در مصرف باقی بمانند. برخی تولیدکنندگان نیز در انواع یو پی اس لاین اینتراکتیو از باتری‌های لیتیوم یون استفاده می‌کنند.

معضل زیست محیطی باتری های لیتیوم یون

باتری‌های لیتیوم یون، در حالی که منابع انرژی موثری برای دستگاه‌ها و وسایل مختلف هستند، با معضلات زیست محیطی نیز روبرو هستند. استخراج مواد معدنی برای تولید آنها، فرآیندهای پر انرژی برای ساخت و تأثیرات زیست محیطی مرتبط با مدیریت پسماند باتری‌ها از جمله چالش‌های زیست محیطی هستند. تلاش‌هایی برای بهبود فرآیندها و بازیافت بیشتر در جهت کاهش تأثیرات زیست محیطی این باتری‌ها در حال انجام است.

باتری لیتیوم پلیمر

باتری لیتیوم پلیمر از سیستم‌های باتری معمول مشتق شده است و از الکترولیت پلیمر جامد خشک استفاده می‌کند. این الکترولیت شبیه به یک پرده نازک پلاستیکی است که رسانا نیست اما حرکت یون‌ها را ممکن می‌کند. طراحی این باتری‌ها با الکترولیت پلیمر خشک به سادگی تر و بهتر شده و امکان ساخت باتری‌های باریک‌تر و ایمن‌تر را فراهم کرده است.

الکترولیت پلیمر جایگزین مناسبی برای جداکننده متخلخل سنتی در باتری‌های الکترولیت مایع می‌باشد. طراحی با الکترولیت پلیمر خشک سبب ساخت باتری‌ها با ظاهری باریک‌تر، ساختاری ساده‌تر و ایمنی بیشتر شده است. با توجه به اینکه هر یک از سلول‌های این باتری‌ها حدود یک میلیمتر است، این فناوری به طراحان این امکان را می‌دهد که با تخیل خود، شکل و سایز بهتری را ایجاد کنند.

باتری‌های لیتیوم پلیمر اما مشکلاتی همچون رسانایی کم و مقاومت داخلی بالا دارند، که می‌توانند جریان بزرگی را که برای وسایل پرتابل مثل موبایل و تبلت لازم است، تأمین نکنند. برای حل این مشکل، الکترولیت‌های ژله‌ای به باتری افزوده شده‌اند. این باتری‌های لیتیوم پلیمری تجاری از جداکننده‌ای ساخته شده از پلی پروپیلن یا پلی اتیلن استفاده می‌کنند که با ژل الکترولیت مایع اطراف آن پر شده است.

باتری لیتیوم پلیمر، به دلیل این که توانایی افزایش ظرفیت باتری و هزینه تولید کمتری دارد، به مواردی مانند باتری کارت‌های اعتباری و سایر باتری‌های بسیار نازک لایه‌ای وارد شده و جای خود را در این بازارها پیدا کرده است.

مزایای باتری های لیتیوم پلیمر در چیست؟

در ادامه با هم به بررسی و معرفی مزایای باتری لیتیومی می‌پردازیم.

معایب و محدودیت های باتری های لیتیوم پلیمر

• چگالی انرژی کمتر و تعداد سیکل کمتر در مقایسه با لیتیوم یون.
• نسبت بالاتر هزینه به انرژی در مقایسه با لیتیوم یون.
• عدم اندازه استاندارد: بیشتر باتری‌ها برای بازارهای مصرف کننده با حجم بالا تولید می‌شوند.
• ساخت نسبتاً گران‌تر نسبت به لیتیوم یون.

محدودیت های حمل هوایی باتری لیتیومی

محدودیت‌های حمل هوایی باتری‌های لیتیومی به دلایل ایمنی و جلوگیری از وقوع حوادث مربوط می‌شوند. برخی از محدودیت‌های حمل هوایی باتری‌های لیتیومی عبارتند از:

محدودیت در تعداد و وزن باتری

حمل هوایی باتری‌های لیتیومی به تعداد و وزن خاصی محدود است. این محدودیت‌ها معمولاً بر اساس توان (وات‌ساعت) باتری وجود دارد.

ممنوعیت حمل در برخی ناحیه‌ها

در برخی مناطق یا کشورها، حمل باتری‌های لیتیومی با هوا ممنوع است یا تحت محدودیت‌های خاص قرار دارد.

الزامات بسته‌بندی و اطلاع‌رسانی

باتری‌های لیتیومی باید به طور صحیح بسته‌بندی شده و اطلاعات مربوط به آنها (نظیر نوع باتری و محدودیت‌ها) بر روی بسته‌بندی ذکر شده باشد.

محدودیت‌های حمل در تجهیزات خاص

برخی از تجهیزات نقلیه ممکن است باتری‌های لیتیومی را محدود کنند یا حتی اجازه حمل آنها را ندهند.

الزامات ایمنی خاص در صورت حادثه

در صورت وقوع حادثه یا آتش‌سوزی، الزامات خاصی برای کنترل و پیشگیری از گسترش آتش اعمال می‌شود.

محدودیت‌های حمل در دماهای خاص

برخی از شرکت‌های حمل و نقل ممکن است بخواهند باتری‌ها در دماهای خاص حمل شوند و در مواقعی که دما نسبت به حد مشخص تعیین شده افزایش یا کاهش یابد، حمل آنها ممکن نباشد.

اطلاعات مربوط به محدودیت‌های حمل هوایی باتری‌های لیتیومی باید با دقت بررسی شوند و هواپیمایی یا شرکت حمل و نقل مورد نظر باید دستورات و مقررات جاری را رعایت کند.

بازار باتری‌های لیتیوم-یونی

بازار جهانی باتری‌های لیتیوم-یون در سال ۲۰۱۷ به ارزش ۲۹.۸۶ میلیارد دلار رسید و تا سال ۲۰۲۶ انتظار می‌رود این رقم به ۱۳۹.۳۶ میلیارد دلار افزایش یابد. این رشد چشمگیر به عواملی نظیر opularité خودروهای برقی، پیشرفت تکنولوژی، و افزایش تقاضا از دستگاه‌های هوشمند کوچک باز می‌گردد.

در سال ۲۰۱۲ تقریباً ۶۶۰ میلیون سلول استوانه‌ای لیتیوم-یون در صنعت تولید شد؛ سایز ۱۸۶۵۰ پرکاربردترین آنهاست. شرکت تسلا با استفاده از باتری‌های ۸۵ کیلووات‌ساعتی که تعداد ۷۱۰۴ عدد از سلول‌های این سایز را شامل می‌شود، تا سال ۲۰۱۴ میزان ۴۰٪ از تولید جهانی باتری‌های لیتیوم-یون را به خود اختصاص داد.

قیمت‌های باتری در سال ۲۰۱۵ به اندازه ۳۰۰ تا ۵۰۰ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت تخمین زده شد. در سال ۲۰۱۶، جنرال موتورز اعلام کرد که برای خودروی برقی Chevy Bolt EV، ۱۴۵ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت پرداخت می‌کند.

پاناسونیک، تسلا، سامسونگ اس‌دی‌آی، CATL و ال‌جی کِمیکال از جمله شرکت‌های اصلی در بازار باتری‌های لیتیوم-یونی هستند. این شرکت‌ها نقش مهمی در توسعه و پیشرفت این صنعت ایفا می‌کنند.

خود تخلیه بودن باتری های لیتیومی

باتری‌ها به مرور زمان تا حدی از شارژ خود کاسته می‌شوند. در باتری‌های لیتیومی امروزی، این میزان عمدتاً در حد ۱٫۵ تا ۲ درصد در ماه قرار دارد. این کاهش میزان شارژ با افزایش دما و وضعیت شارژ باتری ممکن است افزایش یابد. در سال ۱۹۹۹، باتری‌های لیتیومی میزان خود تخلیه ای حدود ۸٪ در دمای ۲۱ درجه، ۱۵٪ در دمای ۴۰ درجه، و ۳۱٪ در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد داشتند.

باتری‌های نیکل–هیدرید فلزی نیز در گذشته با نرخ تخلیه یا از دست دادن شارژ ماهیانه حدود ۱۰٪ تا ۳۰٪ روبرو بودند. اما با بهبود ساختار این باتری‌ها، نرخ تخلیه به حدود ۰٫۰۸٪ تا ۰٫۳۳٪ در ماه کاهش یافته است که یک پیشرفت چشمگیر محسوب می‌شود.

سوالات متداول

تفاوت باتری های لیتیومی (Lithium Battery) و لیتیوم یونی (Lithium-Ion) در چیست؟

باتری‌های لیتیوم یون قابل شارژ هستند و دارای چرخه‌های شارژ/دشارژ قابل تکرار هستند که به میزان هزاران بار تکرار می‌شود. این ویژگی به این باتری‌ها اجازه می‌دهد که برای مدت طولانی و با کارایی بالا در حالت شارژ و دشارژ باقی بمانند. در مقابل، باتری‌های لیتیومی قابل شارژ نیستند و چرخه شارژ/دشارژی محدود دارند. اگر این دو نوع باتری را بدون استفاده در قفسه نگه دارید، باتری‌های لیتیوم یون حدود دو تا سه سال ماندگاری خواهند داشت، در حالی که باتری‌های لیتیومی می‌توانند تا ۱۰ تا ۱۲ سال ماندگاری داشته باشند.

یک باتری لیتیومی یونی چگونه کار می‌کند؟

باتری لیتیوم یونی یک نوع باتری قابل شارژ است که در اکثر دستگاه‌های الکترونیکی از تلفن همراه تا لپ‌تاپ و اتومبیل‌های برقی استفاده می‌شود. این باتری‌ها بر اساس فرآیند شیمیایی لیتیوم یون کار می‌کنند. در زیر یک خلاصه از عملکرد باتری لیتیوم یونی آورده شده است:

1. آند (ساختار مثبت): در آند باتری لیتیوم یونی، موادی مانند گرافیت به عنوان ماده فعال برای جذب لیتیوم استفاده می‌شوند. در زمان شارژ دادن به باتری، لیتیوم از سمت کاتد به آند جابجا می‌شود و در گرافیت جذب می‌گردد.

2. کاتد (ساختار منفی): در کاتد باتری، اکسیدهای مختلف لیتیوم از جمله لیتیوم کوبالت اکسید (LiCoO2) به عنوان ماده فعال برای ذخیره لیتیوم به کار می‌روند. زمانی که باتری در حال استفاده است (تخلیه شده)، لیتیوم از کاتد به آند حرکت می‌کند و انرژی آزاد می‌شود.

3. الکترولیت: یک لایه الکترولیت (معمولاً محلول محلول لیتیوم سولفور) بین آند و کاتد وجود دارد که اجازه حرکت یون‌های لیتیوم را فراهم می‌کند. این لایه الکترولیت جلوگیری می‌کند که آند و کاتد به‌طور مستقیم با یکدیگر تماس داشته باشند.

4. جریان الکتریکی: هنگامی که باتری به دستگاه متصل شده و در حال استفاده است، لیتیوم از آند به کاتد حرکت می‌کند و الکترولیت این حرکت را تسهیل می‌کند. این جابجایی لیتیوم همراه با جریان الکتریکی ایجاد می‌کند.

5. شارژ دادن: زمانی که باتری شارژ می‌شود، جریان الکتریکی برعکس مسیر حرکت لیتیوم را ایجاد می‌کند، به این ترتیب لیتیوم به آرامی به سمت کاتد حرکت کرده و در آنجا جذب می‌شود.

این چرخه شارژ و دشارژ به این ترتیب ادامه پیدا می‌کند و انرژی ذخیره شده در باتری لیتیوم یونی به مدت زمان طولانی در دستگاه‌های مختلف مصرف می‌شود.

تفاوت باتری لیتیومی با سایر باتری های قابل شارژ در چیست؟

باتری لیتیومی با سایر باتری‌های قابل شارژ دارای تفاوت‌های مهمی است:

• چگالی انرژی بالاتر: باتری لیتیومی دارای چگالی انرژی بسیار بالاست، به این معنا که می‌تواند در یک حجم مشخص بیشترین مقدار انرژی را ذخیره کند. این ویژگی آن را برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل با حجم محدود، مانند MP3، دوربین‌های دیجیتال و تلفن‌های همراه، بسیار مناسب می‌سازد.
• نرخ خودشارژی پایین: باتری لیتیومی نرخ خودشارژی کمتری دارد که به طول عمر باتری کمک می‌کند. این به این معناست که حتی زمانی که باتری در حال استفاده نیست، انرژی خود را به نسبت کمی از دست نمی‌دهد، که باعث افزایش طول عمر آن می‌شود.
• ولتاژ کاری بالا: ولتاژ کاری بالای باتری لیتیومی آن را برای دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل که به ولتاژ بالا نیاز دارند، ایده‌آل می‌سازد. این ویژگی آن را برای عملکرد بهتر در دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های دیجیتال و تجهیزات پزشکی ارتقا می‌دهد.
• ایمنی و عملکرد بالا: باتری لیتیومی از نظر ایمنی بهتر عمل می‌کند و باعث افزایش عملکرد و ایمنی دستگاه‌های الکترونیکی می‌شود.