مبدأ بطارية الحالة الصلبة

مبدأ بطارية الحالة الصلبة

     بطاريات الحالة الصلبة هي نوع من تكنولوجيا البطاريات. على عكس بطاريات الليثيوم أيون والليثيوم أيون بوليمر المستخدمة بشكل شائع اليوم، فإن بطارية الحالة الصلبة هي بطارية تستخدم قطبًا كهربائيًا صلبًا وإلكتروليتًا صلبًا. نظرًا لأن المجتمع العلمي يعتقد أن بطاريات الليثيوم أيون قد وصلت إلى حدودها القصوى، فقد تم اعتبار بطاريات الحالة الصلبة بطاريات يمكن أن ترث حالة بطاريات الليثيوم أيون في السنوات الأخيرة. تستخدم تكنولوجيا بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة مركبات زجاجية مصنوعة من الليثيوم والصوديوم كمواد توصيل، لتحل محل المنحل بالكهرباء في بطارية الليثيوم السابقة، وتحسن بشكل كبير كثافة طاقة بطارية الليثيوم.

     تُعرف بطارية الليثيوم السائلة التقليدية أيضًا باسم "بطارية الكرسي الهزاز" من قبل العلماء، طرفا الكرسي الهزاز هما القطبان الموجب والسالب للبطارية، والوسط هو المنحل بالكهرباء (السائل). أيونات الليثيوم تشبه الرياضيين الممتازين، فهي تجري ذهابًا وإيابًا على طرفي الكرسي الهزاز، وفي حركة أيونات الليثيوم من الموجب إلى السالب إلى الموجب تكتمل عملية شحن وتفريغ البطارية.

     تعمل بطاريات الحالة الصلبة بنفس الطريقة، باستثناء أن المنحل بالكهرباء يكون صلبًا وله كثافة وبنية تسمح لمزيد من الأيونات المشحونة بالتجمع في أحد الأطراف وتوصيل المزيد من التيار، وبالتالي زيادة سعة البطارية. لذلك، بنفس القدر من الطاقة، ستصبح بطاريات الحالة الصلبة أصغر. ليس هذا فحسب، فنظرًا لعدم وجود إلكتروليت في بطارية الحالة الصلبة، سيصبح التخزين أسهل، وعند استخدامها في المعدات الكبيرة مثل السيارات، ليست هناك حاجة لإضافة أنابيب تبريد إضافية، وأدوات تحكم إلكترونية، وما إلى ذلك، والتي ليس فقط يوفر التكاليف، ولكنه يقلل الوزن أيضًا بشكل فعال. بطاريات الحالة الصلبة هي نوع من تكنولوجيا البطاريات. على عكس بطاريات الليثيوم أيون والليثيوم أيون بوليمر المستخدمة بشكل شائع اليوم، فإن بطارية الحالة الصلبة هي بطارية تستخدم قطبًا كهربائيًا صلبًا وإلكتروليتًا صلبًا. نظرًا لأن المجتمع العلمي يعتقد أن بطاريات الليثيوم أيون قد وصلت إلى حدودها القصوى، فقد تم اعتبار بطاريات الحالة الصلبة بطاريات يمكن أن ترث حالة بطاريات الليثيوم أيون في السنوات الأخيرة. تستخدم تكنولوجيا بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة مركبات زجاجية مصنوعة من الليثيوم والصوديوم كمواد توصيل، لتحل محل المنحل بالكهرباء في بطارية الليثيوم السابقة، وتحسن بشكل كبير كثافة طاقة بطارية الليثيوم.

     تُعرف بطارية الليثيوم السائلة التقليدية أيضًا باسم "بطارية الكرسي الهزاز" من قبل العلماء، طرفا الكرسي الهزاز هما القطبان الموجب والسالب للبطارية، والوسط هو المنحل بالكهرباء (السائل). أيونات الليثيوم تشبه الرياضيين الممتازين، فهي تجري ذهابًا وإيابًا على طرفي الكرسي الهزاز، وفي حركة أيونات الليثيوم من الموجب إلى السالب إلى الموجب تكتمل عملية شحن وتفريغ البطارية.

    تعمل بطاريات الحالة الصلبة بنفس الطريقة، باستثناء أن المنحل بالكهرباء يكون صلبًا وله كثافة وبنية تسمح لمزيد من الأيونات المشحونة بالتجمع في أحد الأطراف وتوصيل المزيد من التيار، وبالتالي زيادة سعة البطارية. لذلك، بنفس القدر من الطاقة، ستصبح بطاريات الحالة الصلبة أصغر. ليس هذا فحسب، فنظرًا لعدم وجود إلكتروليت في بطارية الحالة الصلبة، سيصبح التخزين أسهل، وعند استخدامها في المعدات الكبيرة مثل السيارات، ليست هناك حاجة لإضافة أنابيب تبريد إضافية، وأدوات تحكم إلكترونية، وما إلى ذلك، والتي ليس فقط يوفر التكاليف، ولكنه يقلل الوزن أيضًا بشكل فعال.