همه چیز در مورد باتری‌های لیتیومی موبایل

شاید تابحال به این موضوع فکر نکرده باشید که چگونه گوشی موبایل همیشه قدرت و انرژی لازم برای انجام برنامه‌ها و استفاده‌های روزانه کاربران را دارد. تمام وسایل و تجهیزات برقی ثابت و یا قابل حمل که امکان اتصال مستقیم به برق را ندارند همانند گوشی موبایل، به یک باتری برای تامین انرژی خود نیاز دارند. باتری‌ها برحسب استفاده و کارکرد، از انواع و اقسام گوناگونی برخوردار هستند؛ برخی باتری‌ها همانند باتری‌های قلمی قدیمی یکبار مصرف و غیرقابل شارژ مجدد هستند، و برخی باتری‌ها قابل شارژ مجدد و دارای طول عمر و عملکرد بیشتر و بهتری نسبت به سایرین هستند. باتری‌ گوشی‌های موبایل به علت اینکه از نوع لیتیومی (لیتیوم پلیمر و یا لیتیوم یون) هستند، علاوه بر قابل شارژ بودن، سبک و دارای طول عمر کافی هستند و همچنین از کیفیت خوب و قدرت نگهداری شارژ کافی برخوردار هستند.

باتری‌های لیتیومی علاوه بر گوشی‌های موبایل در سایر لوازم دیجیتالی و برقی و اکثر دستگاه‌‌های قابل حمل بکار رفته‌اند. اگر شما هم در مورد باتری‌های لیتیومی اطلاعات کمی دارید، در این مقاله اطلاعات بیشتری را بدست خواهید آورد.

باتری‌ لیتیومی چیست؟

یک باتری لیتیومی یون lithium-ion (Li-ion) باتری با تکنولوژی پیشرفته است که عنصر اصلی تشکیل دهنده آن لیتیوم است. در طول چرخه دشارژ یا همان تخلیه انرژی، اتم‌های لیتیوم در آند یونیزه می‌شوند و از الکترون‌های خود جدا می‌‌شوند. یون‌های لیتیوم از آند حرکت و از الکترولیت عبور می‌کنند تا به کاتد برسند؛ جایی که اتم‌های لیتیوم با الکترون‌های خود ترکیب می‌شوند و از نظر الکتریکی خنثی می‌شوند. یون‌های لیتیوم به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توانند از طریق یک جداکننده میکرو تَراوا بین آند و کاتد حرکت کنند. به دلیل وجود اتم‌های کوچک لیتیوم (این اتم‌ها در رتبه سوم اندازه پس از هیدروژن و هلیوم قرار دارند)، باتری‌های لیتیوم یونی قادر به داشتن ولتاژ بسیار بالا و همچنین ذخیره شارژ در واحد جرم و حجم هستند.

در باتری‌های لیتیوم یونی از مواد مختلفی به عنوان الکترود استفاده می‌شود که رایج‌ترین ترکیب اکسید کبالت لیتیوم (کاتد) و گرافیت (آند) است. این باتری‌ها بیشتر در دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل مانند تلفن‌های همراه و لپ تاپ یافت می‌شوند. سایر مواد کاتدی شامل اکسید لیتیوم منگنز (مورد استفاده در خودروهای هیبریدی الکتریکی و الکتریکی) و لیتیوم آهن فسفات است. باتری‌های لیتیوم یونی معمولاً از اتر (یک دسته از ترکیبات آلی) به عنوان الکترولیت استفاده می‌کنند.

کاربرد باتری‌های لیتیومی در گوشی‌های موبایل

همانگونه که گفته شد امروزه گوشی‌های هوشمند دارای باتری‌های لیتیومی از نوع لیتیوم یونی (Li-ion) و یا لیتیوم پلیمری (Li-poly) هستند؛ چرا که باتری‌های لیتیومی با مشکلات داغ شدن کمتری روبه رو هستند و هم اینکه ایمنی و طول عمر مناسبی دارند.

هنگامی که فناوری باتری‌های لیتیومی را با سایر فناوری‌های بکار رفته در باتری‌های قابل استفاده در گوشی‌های موبایل مقایسه کنیم، باتری‌های لیتیومی نسبتاً بهترین و بهینه‌ترین انتخاب هستند. چرا که سریع‌تر شارژ می‌شوند، دوام بیشتری دارند و افزایش عمر بیشتری نسبت به باتری‌های قبلی دارند. همچنین این باتری‌ها چگالی توان بالاتری دارند و با مشکلات داغ شدن کمتری مواجه می‌شوند. داشتن ویژگی‌های زیر باتری‌های لیتیومی را از سایر باتری‌های برای استفاده در گوشی‌های هوشمند جدا می‌کند:

1. ذخیره انرژی بیشتر

یک باتری لیتیوم یونی توانایی ذخیره ۱۵۰ وات ساعت برق را در ۱ کیلوگرم باتری دارد. این انرژی بسیار بیشتر از توان ذخیره انرژی باتری نیکل هیدرید فلز یا هر نوع فناوری باتری دیگری است. در حالی که باتری نیکل فلزی حدود ۶۰ تا ۷۰ وات ساعت در هر کیلوگرم انرژی ذخیره می‌کند، یک باتری سرب اسیدی (که می‌توان این باتری را در اتومبیل‌ها پیدا کرذ) تنها می تواند ۲۵ وات ساعت در هر کیلوگرم انرژی ذخیره کند.
لیتیوم یک عنصر بسیار سبک و واکنش پذیر است که ذخیره انرژی زیادی را در پیوندهای اتمی خود ممکن می‌سازد و این باتری‌ چگالی انرژی بالایی دارند.

2. باتری های فندکی (Lighter Batteries)

اگرچه باتری‌های لیتیومی سبک‌ترین باتری‌ها نیستند، اما عموماً سبک‌تر از انواع باتری‌هایی با همین قابلیت هستند. به همین خاطر تولیدکنندگان گوشی‌های موبایل بکار بردن آنها را در محصولات خود ترجیح می‌دهند. باتری گوشی سامسونگ، باتری گوشی اپل، باتری گوشی شیائومی و همچنین اکثر برندها  مدل‌های تلفن‌ همراه از باتری لیتیومی بهره‌مند هستند. ناگفته نماند الکترودهای استفاده شده در یک باتری لیتیوم یونی از لیتیوم و کربن سبک ساخته شده‌اند که باعث می‌شود باتری‌ها بسیار سبک وزن باشند.

3. شارژ آسان‌تر و سریع‌تر

باتری لیتیوم یون نسبت به سایر باتری‌ها راحت‌تر شارژ می‌شوند. در این باتری‌ها نیازی نیست برای شارژ مجدد منتظر ماند تا ۱۰۰٪ تخلیه شود، دستگاه می‌تواند برای مدت طولانی با کمترین عوارض جانبی به برق متصل بماند. باتری‌های لیتیوم یونی می‌توانند صدها چرخه شارژ – دشارژ را پشت سربگذارند و همچنان کیفیت خود را حفظ کنند.  واکنش‌های شیمیایی در باتری‌های لیتیوم یونی به گونه ایست که نیاز نیست باتری تماماً تخلیه شود و سپس تا ۱۰۰ درصد شارژ شود و می‌توان قبل از تخلیه کامل و یا شارژ ۱۰۰درصد باتری را از شارژ جدا کرد.

4. هزینه نگهداری کم و نرخ تخلیه پایین

باتری لیتیوم یون نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارد. سلول‌های این باتری وقتی دور ریخته می‌شوند به محیط آسیب بسیار کمی می‌زنند. همچنین، تخلیه خودکار باتری‌های لیتیوم یونی در مقایسه با نیکل-کادمیم کمتر از نصف است، که این مزیت باتری‌های لیتیوم یونی را برای دستگاه‌ها ایده‌آل می‌سازد؛ میزان دشارژ آن در چهار ساعت اول پس از شارژ کامل تنها ۵ درصد است. اما میزان تخلیه به حدود ۲ درصد در ماه کاهش می‌یابد.

دو نوع باتری لیتیومی معمولاً در تلفن های همراه امروزی استفاده می‌شود:

1. باتری‌های لیتیوم یون Lithium ion Batteries
2. باتری‌های لیتیوم پلیمر Lithium Polymer Batteries

در باتری لیتیوم یونی از یون لیتیوم مایع به عنوان الکترولیت استفاده می‌شود، در حالی که در باتری لیتیوم پلیمری از یک ماده شیمیایی خشک متخلخل یا پلیمرهایی مانند ژلاتین به عنوان الکترولیت به جای مایع استفاده می‌گردد.