ما هي المساحيق المستخدمة في بطاريات السيارات الكهربائية؟
الوصف
تستخدمبطاريات السيارات الكهربائية عدة مساحيق مختلفة لتعمل بشكل صحيح. تعتمد البطارية الجيدة على العديد من المكونات. كل مسحوق له وظيفته الخاصة. لنجد تفاصيل حول كل نوع من أنواع المسحوق. سنناقش ما يفعله كل مسحوق، وكيف يعمل، وسبب الحاجة إليه.
مسحوق الإلكتروليت
يشكل مسحوق الإلكتروليت قلب البطارية. يتم خلطه في عجينة أو هلام في العديد من أنواع البطاريات. في بطاريات السيارات الكهربائية، يساعد الأيونات على الانتقال من قطب كهربائي إلى آخر. عندما تنتقل الأيونات، يمكن للبطارية إطلاق طاقتها المخزنة. يجب أن يكون المسحوق مستقرًا ولا يتحلل مع الاستخدام. على سبيل المثال، أملاح الليثيوم في شكل مسحوق شائعة في البطاريات الحديثة. وتظهر بيانات محددة أن الإلكتروليت يمكن أن يحسن عمر البطارية بنسبة تزيد عن 20% عندما يكون عالي الجودة. في نظام البطارية المصمم بشكل جيد، يحافظ الإلكتروليت على عمل الخلايا في نطاق درجة الحرارة المناسبة ويمنع ارتفاع درجة حرارة البطارية.
الرصاص والأكسيد
يتم استخدام مساحيق الرصاص والأكسيد منذ فترة طويلة. على الرغم من أن بطاريات الرصاص الحمضية أكثر شيوعاً في السيارات القديمة، إلا أن مسحوق أكسيد الرصاص لا يزال يستخدم في بعض التصاميم الهجينة . في هذه البطاريات، يعمل مسحوق أكسيد الرصاص كمحفز أثناء دورات الشحن والتفريغ. وتشمل الأمثلة الشائعة ثاني أكسيد الرصاص الذي يساعد على دفع التفاعلات الكيميائية التي تخزن الطاقة. على الرغم من أن السيارات الكهربائية تعتمد بشكل أكبر على المركبات القائمة على الليثيوم اليوم، إلا أن الأبحاث مع أكسيد الرصاص مستمرة في بعض التصاميم المتخصصة للطاقة الاحتياطية. هذه المادة قوية وموثوقة إذا تم استخدامها بالكميات المناسبة.
أكسيد الفلز
تعتبر مساحيق أكسيد الفلزات مكوناً رئيسياً في العديد من كاثودات البطاريات. أحد أكاسيد المعادن الشائعة في بطاريات السيارات الكهربائية هو أكسيد كوبالت الليثيوم. يتم تحضير المسحوق بعناية لضمان أن تكون البنية البلورية مثالية. وتوفر هذه البنية مسارات للأيونات للتحرك بسرعة. من الناحية العملية، حتى الشوائب الصغيرة يمكن أن تقلل من الأداء. وهذا هو السبب في أن الشركات المصنعة تستخدم مساحيق أكسيد المعادن عالية النقاء. كما يتم استخدام أشكال أخرى مثل أكسيد المنجنيز الليثيوم. وتختلف نسبها المئوية الدقيقة ولكنها عادة ما تساهم بشكل كبير في كثافة طاقة البطارية الإجمالية. وتُعرف مساحيق أكسيد الفلز بقدرتها على تخزين المزيد من الطاقة في مساحة صغيرة.
أكسيد الزنك
لمسحوق أكسيد الزنك تاريخ طويل في تكنولوجيا البطاريات، وهو مادة متعددة الاستخدامات. في البطاريات، يعزز أكسيد الزنك الأداء في البطاريات، حيث يتم إضافته لتحسين مقاومة التآكل على أسطح أقطاب كهربائية معينة. في بعض الحالات، يساعد أكسيد الزنك في الحفاظ على استقرار التفاعل، خاصةً عندما تمر البطارية بالعديد من دورات الشحن. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من أكسيد الزنك إلى إطالة عمر البطارية عن طريق تقليل التفاعلات الجانبية غير المرغوب فيها. كما أن المسحوق سهل الإنتاج والخلط في خطوط إنتاج البطاريات القياسية. كما أن تكلفته المنخفضة وسجله الحافل يجعل منه المفضل في بعض تصميمات البطاريات.
المنجنيز
يلعب مسحوق المنجنيز دورًا مهمًا في استقرار كيمياء البطاريات. يوجد المنجنيز في عدة أجزاء من البطارية. في العديد من بطاريات السيارات الكهربائية، يعتبر المنجنيز جزءاً من مزيج الكاثود. والمركب الشائع هو أكسيد منجنيز الليثيوم. يعطي هذا المركب طاقة جيدة للبطارية ويمكن أن يكون بديلاً أقل تكلفة من الكوبالت. وتشير البيانات المستمدة من تجارب البطاريات إلى أن إضافة المنجنيز يمكن أن يحسن الأداء ويقلل التكاليف. وبعبارات بسيطة، يضمن المنغنيز عمل البطارية بسلاسة على مدى سنوات عديدة. فهو يدعم التوازن الكيميائي الكلي في الخلايا.
النيكل والكادميوم
مسحوق النيكل والكادميوم معروف بشكل أفضل من تصميمات البطاريات القديمة. وهو ليس الخيار الرئيسي لبطاريات السيارات الكهربائية الحديثة. ومع ذلك، فإن تاريخه مهم. حيث تخضع مساحيق النيكل والكادميوم مجتمعة لتفاعل كيميائي ينتج عنه إمداد مستقر للجهد. في حالات محددة، كما هو الحال في الأنظمة الاحتياطية أو التطبيقات المتخصصة، قد لا تزال ترى استخدام النيكل والكادميوم. يسمح المسحوق للبطارية بالعمل بشكل جيد في درجات الحرارة الباردة. على الرغم من أن بطاريات الليثيوم-أيون أصبحت شائعة الآن، إلا أن النيكل-الكادميوم لا يزال نقطة مرجعية في تكنولوجيا البطاريات. يوضح هذا الإرث كيف تطور تصميم البطارية بمرور الوقت.
اقرأ المزيد: تطور بطاريات المركبات الكهربائية: من حمض الرصاص إلى الليثيوم أيون
الخلاصة
يلعب كل مسحوق في بطارية السيارة الكهربائية دوراً كبيراً في الأداء الكلي. يحمل مسحوق الإلكتروليت الأيونات. يساعد الرصاص والأكسيد في إثارة التفاعلات. يساهم أكسيد المعدن في تخزين الطاقة الكثيفة. ويؤمن أكسيد الزنك استقرار القطب الكهربائي، ويوفر المنجنيز الموثوقية، ويبين لنا النيكل والكادميوم القيمة التاريخية. ويمكن أن يساعد فهم هذه المكونات في تقدير كيفية عمل بطاريات السيارات الكهربائية.
الأسئلة المتداولة
س: ما هو دور مسحوق الإلكتروليت في البطارية؟
س: إنه يساعد الأيونات على الحركة في البطارية، مما يضمن إطلاق الطاقة وتخزينها بشكل ثابت.
سؤال: و: لماذا يُضاف أكسيد الزنك إلى بطاريات السيارات الكهربائية؟
س: ج: إنه يحسّن مقاومة التآكل ويثبّت تفاعلات القطب الكهربائي على مدار العديد من الدورات.
و: كيف يفيد مسحوق المنجنيز أداء البطارية؟
س: ج: يعمل على استقرار مزيج الكاثود ويدعم تحسين إنتاج الطاقة بمرور الوقت.
Chin Trento
