بحث عن بطاريات الليثيوم

نحن نستخدم البطاريات بكثرة، ونتعلق بها أكثر كلما تقدمت التكنولوجيا، ففي الأعوام السابقة كنا نستخدم البطاريات لتشغيل الآلات الحاسبة وألعاب الأطفال وأجهزة الراديو، وهذه البطاريات المعروفة لدينا جميعا والتي نسميها البطاريات الجافة والتي تأتي بأحجام قياسية معروفة، ومع تقدم التكنولوجيا، نحن نستخدم البطاريات بشكل أكبر لتشغيل الأجهزة التي تحتاج إلى طاقة أكبر مثل الكمبيوتر والتابلت .

إستخدامات بطاريات الليثيوم في حياتنا  

أصبحت بطاريات الليثيوم شائعة الاستخدام جدا، ويمكن العثور عليها في معظم الأجهزة التي يتم استخدامها. وربما سمعت عن المشكلة التي تسببها بطاريات الليثيوم أيون، والتي أدت إلى سحب بعض أجهزة الحاسوب المحمول بسبب خلل في هذه البطارية وإحتراق الجهاز. وقد كلفت الشركات المستخدمة لهذه الأجهزة ملايين الدولارات لاستبدالها، بينما تحملت الشركة المنتجة ملايين الدولارات لتعويض عن هذه الخسارة.

التعريف ببطارية الليثيوم وتركيبها الكيميائي

البطارية الليثيوم تعد من بين البطاريات التي يمكن إعادة شحنها، وتستخدم في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر، وأيضا في بعض السيارات الحديثة كبديل لبطارية المركم الرصاص، ويعود ذلك لخفة وزنها وقدرتها على تخزين كميات كبيرة من الطاقة بالنسبة لحجمها، وتحتوي البطارية على الليثيوم لسببين رئيسيين

هو أخف المعادن المعروفة، وجهد اختزاله القياسي هو الأصغر بالنسبة لباقي المعادن الأخرى
يحتوي الغلاف المعدني للبطارية على ثلاث رقائق ملفوفة بشكل حلزوني وهي:

الإلكترود الموجب هو الكاثود ويتكون من أكسيد الليثيوم والكوبالت
يتكون الأنود، أو الالكترود السالب، المستخدم في البطاريات، من جرافيت الليثيوم

يتكون العازل من شريحة رقيقة جدًا من البلاستيك التي تعزل الالكترود الموجب عن السالب

يتم غمر الرقائق الثلاثة في الإلكتروليت اللامائي المصنوع من سداسي فلوروفوسفيد الليثيوم

أسعار بطاريات الليثيوم  

تعتبر أسعار بطاريات الليثيوم مرتفعة جدًا مقارنةً بأي نوع آخر، ولكن يجب ألا ننسى أن المواصفات التي تحققها بطارية الليثيوم حتى الآن لم تحققها أي نوع آخر من البطاريات، فهي تعتبر الأفضل حتى الآن

أضرار بطارية  الليثيوم

بطاريات الليثيوم معروفة بالأضرار التي تسببها في حالة تجاوزها للحد الأقصى المسموح به للشحن، وهذا يؤدي في بعض الأحيان إلى ارتفاع درجة حرارتها أو انفجارها. لهذا السبب، يجب استخدام منظم شحن ذو جودة عالية مع بطاريات الليثيوم في نظام الطاقة الشمسية، خاصة وأن الجهد الذي يتم توليده من الألواح الشمسية عادة ما يتجاوز جهد شحن البطاريات بكثير.

تقنيات جديدة لبطاريات ايون الليثيوم

تقنية جديدة في بطاريات الليثيوم أيون توفر طاقة أعلى بتكلفة أقل، وكشف بعض الباحثين في جامعة ألبرتا عن نتائج دمج السيليكون في بطاريات الليثيوم أيون الحالية، والتي تعزز قدرة البطاريات بمعدل تصل إلى 10 مرات مع تكلفة أقل. يولي الباحثون الكثير من الاهتمام لتطوير تقنية البطاريات في الفترة الأخيرة، وبشكل خاص تطوير تقنية بطاريات الليثيوم أيون التي تستخدم حاليا في الهواتف الذكية.

وفي أحدث الأبحاث التي أجريت في واحدة من أكبر الجامعات ، كشفت عن إمكانية دمج السيليكون في بطاريات أيونات الليثيوم لإنتاج قدرة أعلى للبطارية 10 مرات أكثر دون أن ترتفع تكلفة إنتاج البطاريات ، وتقوم فكرة التقنية الجديدة لبطاريات أيونات الليثيوم على استبدال الجرافيت المستخدم في البطاريات بالسيليكون ، نظراً لارتفاع تكلفة الجرافيت النقي بشكل كبير يصل إلى 10000 دولار للطن المتري، لذا فإن استبدال الجرافيت بالسيليكون سيؤدي إلى انخفاض التكلفة إلى الثلث تقريباً.

ولقد عمل الباحثيين في Alberta على تطوير السيليكون ليأتي بقدرة أفضل على الاندماج في تقنية البطاريات ودعم الشحن لأكثر من مرة، حيث توصل فريق الباحثين إلى أن استخدام السيليكون بحجم أصغر يصل إلى النانومتر يمكن أن يدعم تخزين أعلى للطاقة لتدعم التقنية الجديدة في النهاية قدرة أعلى 10 مرات من الجرافيت.

رغم أن هذه التقنية لا تزال في مرحلة التطوير والاختبارات، إلا أنها تمثل تقدمًا جديدًا في أبحاث تطوير البطاريات، وربما تصبح في المستقبل تقنية مستخدمة في بطاريات الهواتف الذكية

الليثيوم الوقود القادم 

تتمتع أمريكا الجنوبية بكميات وفيرة من الليثيوم، وهو عنصر يستخدم في العديد من المجالات الاستثمارية ولديه مستقبل واعد جدا. ومن بين هذه المجالات، فإن بطاريات الليثيوم تمثل تطبيقا مهما جدا، وتمتلك بوليفيا والأرجنتين وتشيلي “مثلث الليثيوم” 75% من احتياطي العالم من هذا العنصر، الذي يتواجد عادة في محاليل الملح وفي الجبال والهضاب. وتحتل أستراليا المرتبة الأولى في صناعة استخراج الليثيوم، تليها تشيلي والأرجنتين

أصبح الليثيوم اليوم مادة مهمة جدا وحيوية تستخدم في صناعة السيارات والإلكترونيات، وعلى الرغم من توافر كميات جيدة منه في الصين، إلا أنها تأتي في المرتبة الرابعة بمقدار 3000 طن. يتميز الليثيوم بقدرته العالية على تخزين الطاقة، ولذلك فهو مرغوب للغاية، وهو العنصر الثالث في الجدول الدوري للعناصر بعد الهيدروجين والهيليوم. وأكثر تطبيقاته التي تستهلك معظم إنتاجه هي الزجاج المقاوم للحرارة والبطاريات وبطاريات الليثيوم أيون ومضافات الحديد ومشحمات الليثيوم والخزف وغيرها الكثير

بعد فترة وجيزة، ستصبح استثمارات التنقيب والاستخراج وصناعة مركبات مادة الليثيوم من أكثر الاستثمارات الغنية والأكثر ربحية