بطارية ليثيوم أيون

بطارية الليثيوم أيون هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، تستخدم عملية إدخال أيونات الليثيوم (Li + ) بشكل عكسي في مواد صلبة موصلة إلكترونيًا لتخزين الطاقة. توجد أنواع عديدة منها، تُصنف عادةً حسب المواد المستخدمة في المهبط . [ 12 ] وبالمقارنة مع أنواع البطاريات الأخرى القابلة لإعادة الشحن ، تتميز هذه البطاريات عمومًا بطاقة نوعية وكثافة طاقة وكفاءة طاقة أعلى ، بالإضافة إلى عمر دورة أطول وعمر افتراضي أطول . في العقود الثلاثة التي تلت طرح بطاريات الليثيوم أيون لأول مرة في الأسواق عام 1991، زادت كثافة طاقتها الحجمية ثلاثة أضعاف، بينما انخفضت تكلفتها عشرة أضعاف. [ 13 ] وبحلول أواخر عام 2024، تجاوز الطلب العالمي عليها1 تيراواط ساعة  في السنة، [ 14 ] بينما كانت الطاقة الإنتاجية أكثر من ضعف ذلك. [ 15 ]

كان لاختراع بطاريات الليثيوم أيون وتسويقها أثرٌ بالغٌ على التكنولوجيا ، [ 16 ] كما يتضح من جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 ، التي مُنحت للمساهمين في تطويرها. وقد مكّنت هذه البطاريات من تطوير الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية المحمولة ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والهواتف المحمولة ، والسيارات الكهربائية . وتُستخدم لتخزين الطاقة على نطاق واسع ، وفي التطبيقات العسكرية والفضائية. [ 17 ] لا تُعدّ أحجام بطاريات الليثيوم أيون موحدةً عمومًا (على غرار بطاريات AA )، وتأتي بأشكالٍ مختلفةٍ وفريدةٍ حسب الجهاز والشركة المصنعة. [ 18 ] ويبلغ جهدها الاسمي عادةً 3.6 أو 3.7 فولت. [ 19 ]

ابتكر إم. ستانلي ويتينغهام أقطاب التداخل في سبعينيات القرن الماضي، وصنع أول بطارية ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن، تعتمد على مهبط من ثاني كبريتيد التيتانيوم ومصعد من الليثيوم والألومنيوم، إلا أنها عانت من مشاكل تتعلق بالسلامة ولم تُطرح في الأسواق. [ 20 ] وفي عام 1980، وسّع جون غودينوف نطاق هذا العمل باستخدام أكسيد الليثيوم والكوبالت كمهبط. [ 21 ] أما النموذج الأولي لبطارية الليثيوم أيون الحديثة، التي تستخدم مصعدًا كربونيًا بدلًا من معدن الليثيوم، فقد طوّره أكيرا يوشينو عام 1985، وسُوِّق تجاريًا بواسطة فريق من شركتي سوني وأساهي كاساي بقيادة يوشيو نيشي عام 1991. [ 22 ] وقد مُنح ويتينغهام وغودينوف ويوشينو جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 لمساهماتهم في تطوير بطاريات الليثيوم أيون.

قد تُشكل بطاريات الليثيوم أيون خطرًا للحريق أو الانفجار لاحتوائها على إلكتروليتات قابلة للاشتعال. وقد أُحرز تقدم في تطوير وتصنيع بطاريات ليثيوم أيون أكثر أمانًا. [ 23 ] ويجري تطوير بطاريات ليثيوم أيون صلبة للتخلص من الإلكتروليت القابل للاشتعال. [ 24 ] قد يُسبب استخراج الليثيوم والمعادن الأخرى مشاكل كبيرة، إذ يستهلك الليثيوم كميات كبيرة من المياه في المناطق القاحلة غالبًا، بينما قد تكون المعادن الأخرى المستخدمة في بعض تركيبات بطاريات الليثيوم أيون معادن نزاع ، مثل الكوبالت . [ 25 ] وقد شجعت القضايا البيئية بعض الباحثين على تحسين كفاءة المعادن وإيجاد بدائل، مثل تركيبات بطاريات الليثيوم أيون القائمة على فوسفات الحديد، أو تركيبات بطاريات غير قائمة على الليثيوم، مثل بطاريات الصوديوم أيون وبطاريات الحديد والهواء .

يمكن تصنيع خلايا أيونات الليثيوم لتحسين كثافة الطاقة أو كثافة القدرة . [ 26 ] تستخدم الأجهزة الإلكترونية المحمولة في الغالب بطاريات بوليمر الليثيوم (مع هلام بوليمر كإلكتروليت)، وأكسيد الليثيوم والكوبالت ( LiCoO2).2 ) مادة الكاثود، وأنودمن الجرافيت، مما يوفر معًا كثافة طاقة عالية. [ 27 ] [ 28 ] فوسفات حديد الليثيوم(LiFePO4)4أكسيد الليثيوم والمنغنيز(LiMn2 O4 الإسبينيل، أوالليثيوم2 MnOالمواد الطبقية الغنية بالليثيوم القائمة على أساس 3 (LMR-NMC)، وأكسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت(LiNiMnCoO).قد توفر بطاريات الليثيوم أيون (NMC) عمرًا أطول ومعدل تفريغ أعلى. [ 29 ] تُستخدم بطاريات NMC ومشتقاتها على نطاق واسع فيكهربة وسائل النقل، وهي إحدى التقنيات الرئيسية (بالإضافة إلىالطاقة المتجددة) للحد منانبعاثات غازات الاحتباس الحراريمن المركبات. [ 30 ] [ 31 ] يُعد أكسيد الليثيوم نيكل كوبالت ألومنيوم (NCA) نوعًا آخر من كيمياء أيونات الليثيوم عالية الطاقة، ويُستخدم عادةً في بطاريات المركبات الكهربائية. [ 32 ]

تاريخ

بطارية فارتا ليثيوم أيون، متحف أوتوفيسيون ، ألتلوسهايم ، ألمانيا

يُعد CuF أحد أقدم الأمثلة على الأبحاث المتعلقة ببطاريات الليثيوم أيونبطارية الليثيوم-أيون 2 التي طورتها وكالة ناساعام 1965. أما الإنجاز الذي أدى إلى إنتاج الشكل الأول من بطارية الليثيوم-أيون الحديثة فقد حققه الكيميائي البريطانيإم. ستانلي ويتينغهامعام 1974، الذي استخدم لأول مرةثاني كبريتيد التيتانيوم(TiS).2 ) كمادةكاثودية،ذات بنية طبقية قادرة علىاستيعاب أيونات الليثيومدونتغييراتفي البنية البلوريةشركة إكسونتسويق هذه البطارية في أواخر السبعينيات، لكنها وجدت أن عملية تصنيعها مكلفة ومعقدة، مثلTiS2 حساس للرطوبة ويطلقكبريتيد الهيدروجين السام (H2 S)غاز عند ملامسته للماء. والأكثر خطورة، أن البطاريات كانت أيضًا عرضة للاشتعال التلقائي بسبب وجود الليثيوم المعدني في الخلايا. لهذا السبب، ولأسباب أخرى، أوقفت إكسون تطوير بطارية ويتينغهام من ثاني كبريتيد الليثيوم والتيتانيوم. [ 33 ]

في عام 1980، عمل كل من نيد أ. غودشال وآخرون، [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] ، وبعد ذلك بوقت قصير، كويتشي ميزوشيما وجون ب. غودينوف ، في مجموعات منفصلة، ​​وبعد اختبار مجموعة من المواد البديلة، استبدلوا TiS2 معأكسيد الليثيوم والكوبالت(LiCoO2 (أو LCO)، الذي يتميز ببنية طبقية مماثلة ولكنه يوفر جهدًا أعلى واستقرارًا أكبر بكثير في الهواء. وقد استُخدمت هذه المادة لاحقًا في أول بطارية ليثيوم أيون تجارية، على الرغم من أنها لم تحل، بمفردها، مشكلة القابلية للاشتعال المستمرة. [ 33 ]

استخدمت المحاولات المبكرة لتطوير بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن مصاعد من معدن الليثيوم، والتي تم التخلي عنها في نهاية المطاف بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة، حيث أن معدن الليثيوم غير مستقر وعرضة لتكوّن التشعبات ، مما قد يتسبب في حدوث ماس كهربائي . وكان الحل النهائي هو استخدام مصعد إقحام، مشابه للمصعد المستخدم في المهبط، والذي يمنع تكوّن معدن الليثيوم أثناء شحن البطارية. وكان يورغن أوتو بيزنارد أول من أثبت إمكانية إقحام أيونات الليثيوم بشكل عكسي في مصاعد الجرافيت عام 1974. [ 37 ] [ 38 ] استخدم بيزنارد مذيبات عضوية مثل الكربونات كمحلول إلكتروليتي، إلا أن هذه المذيبات كانت تتحلل بسرعة، مما أدى إلى قصر عمر دورة البطارية. وفي وقت لاحق، عام 1980، استخدم رشيد يزامي محلولًا إلكتروليتيًا عضويًا صلبًا، وهو أكسيد البولي إيثيلين ، والذي كان أكثر استقرارًا. [ 39 ] [ 40 ]

في عام 1985، اكتشف أكيرا يوشينو في شركة أساهي كاساي أن فحم الكوك البترولي ، وهو شكل أقل تبلورًا من الكربون، قادر على إدخال أيونات الليثيوم بشكل عكسي عند جهد منخفض يبلغ حوالي 0.5 فولت بالنسبة إلى Li+/Li دون أي تدهور بنيوي. [ 41 ] [ 42 ] ينشأ استقراره البنيوي من مناطق الكربون غير المتبلورة فيه ، والتي تعمل كروابط تساهمية لتثبيت الطبقات معًا. على الرغم من انخفاض سعته النوعية مقارنةً بالجرافيت (حوالي Li0.5C6، 186 مللي أمبير/غرام)، فقد أصبح أول مصعد تجاري لإدخال أيونات الليثيوم نظرًا لاستقراره أثناء دورات الشحن والتفريغ. في عام 1987، حصل يوشينو على براءة اختراع لما سيصبح أول بطارية ليثيوم أيون تجارية تستخدم هذا المصعد. استخدم يوشينو LiCoO2 الذي سبق أن نشره غودينوف كمهبط ، بالإضافة إلى إلكتروليت قائم على إستر الكربونات . تم تجميع البطارية في حالة التفريغ، مما جعل تصنيعها أكثر أمانًا وأقل تكلفة. في عام ١٩٩١، بدأت سوني ، مستخدمةً تصميم يوشينو، بإنتاج وبيع أول بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن في العالم. وفي العام التالي، أصدر مشروع مشترك بين توشيبا وأساهي كاساي بطارية ليثيوم أيون أيضًا. [ ٣٣ ] وتحققت تحسينات كبيرة في كثافة الطاقة خلال التسعينيات باستبدال قطب الكربون اللين الذي ابتكره يوشينو أولًا بالكربون الصلب ، ثم بالجرافيت لاحقًا.

في عام 1990، أبلغ جيف دان وزميلان له في جامعة دالهاوزي (كندا) عن إمكانية إدخال أيونات الليثيوم بشكل عكسي في الجرافيت بوجود مذيب كربونات الإيثيلين (وهو مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة ، ويُخلط مع مذيبات أخرى ليصبح سائلاً). وقد مثّل هذا الابتكار الأخير في تلك الحقبة، والذي أرسى التصميم الأساسي لبطارية الليثيوم أيون الحديثة. [ 43 ]

في عام 2010، بلغت الطاقة الإنتاجية العالمية لبطاريات الليثيوم أيون 20 جيجاوات ساعة. [ 44 ] وبحلول عام 2016، وصلت إلى 28 جيجاوات ساعة، منها 16.4 جيجاوات ساعة في الصين. [ 45 ] وبلغت الطاقة الإنتاجية العالمية 767 جيجاوات ساعة في عام 2020، حيث استحوذت الصين على 75% منها. [ 46 ] وتشير تقديرات مصادر مختلفة إلى أن الإنتاج المتوقع في عام 2021 سيتراوح بين 200 و600 جيجاوات ساعة، بينما تتراوح التوقعات لعام 2023 بين 400 و1100 جيجاوات ساعة. [ 47 ]

في عام 2012، حصل كل من جون بي. غودينوف ، ورشيد يزامي، وأكيرا يوشينو على ميدالية معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) لعام 2012 في مجال تقنيات البيئة والسلامة لتطويرهم بطارية الليثيوم أيون؛ كما مُنح غودينوف، وويتنجهام، ويوشينو جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 "لتطويرهم بطاريات الليثيوم أيون". [ 48 ] وحصل جيف دان على جائزة قسم تكنولوجيا البطاريات من جمعية الكيمياء الكهربائية (ECS) (2011) وجائزة ييغر من الرابطة الدولية لمواد البطاريات (2016).

عناصر

خلية باناسونيك 18650 ليثيوم أيون أسطوانية الشكل قبل الإغلاق
إلكترونيات مراقبة بطاريات الليثيوم أيون (حماية من الشحن الزائد والتفريغ العميق)
اليسار: بطارية قلوية AA. اليمين: بطارية ليثيوم أيون 18650

تتكون بطاريات الليثيوم أيون من عدة مكونات رئيسية، بما في ذلك الأنود والكاثود والفاصل والغلاف والإلكتروليت وزوج من جامعات التيار.

عادةً، يُصنع القطب السالب في خلية أيونات الليثيوم التقليدية من الجرافيت . أما القطب الموجب، فيكون عادةً من أكسيد معدني أو فوسفات. ويكون الإلكتروليت عبارة عن ملح الليثيوم في مذيب عضوي . [ 49 ] ويمنع فاصل حدوث تماس كهربائي بين القطب السالب (الذي يعمل كمصعد أثناء تفريغ الخلية) والقطب الموجب (الذي يعمل كمهبط أثناء التفريغ). [ 50 ] وتُوصل الأقطاب بدائرة التغذية الكهربائية عبر قطعتين معدنيتين تُسميان جامعَي التيار. [ 51 ]

يتبادل القطب السالب والقطب الموجب أدوارهما الكهروكيميائية (المصعد والمهبط ) عند شحن الخلية. مع ذلك، في مناقشات تصميم البطاريات، يُطلق على القطب السالب للخلية القابلة لإعادة الشحن غالبًا اسم "المصعد" وعلى القطب الموجب اسم "المهبط".

في حالته المشبعة بالليثيوم (LiC₆ ) ، يرتبط الجرافيت بسعة نظرية تبلغ 1339 كولوم لكل غرام (372 مللي أمبير/غرام). [ 52 ] يتكون القطب الموجب عمومًا من أحد ثلاثة مواد: أكسيد طبقي (مثل أكسيد الليثيوم والكوبالت )، أو متعدد الأنيونات (مثل فوسفات الليثيوم والحديد )، أو الإسبينيل (مثل أكسيد الليثيوم والمنغنيز ). [ 53 ] تشمل المواد التجريبية الأخرى أقطابًا تحتوي على الجرافين ، إلا أنها لا تزال بعيدة عن الجدوى التجارية نظرًا لتكلفتها العالية. [ 54 ]

يتفاعل الليثيوم بشدة مع الماء لتكوين هيدروكسيد الليثيوم (LiOH) وغاز الهيدروجين . لذا، يُستخدم عادةً محلول إلكتروليتي غير مائي، ويُحكم إغلاق عبوة البطارية لمنع دخول الرطوبة إليها. يتكون المحلول الإلكتروليتي غير المائي عادةً من خليط من الكربونات العضوية، مثل كربونات الإيثيلين وكربونات البروبيلين، التي تحتوي على مركبات أيونات الليثيوم. [ 55 ] يُعدّ كربونات الإيثيلين ضروريًا لتكوين طبقة بينية صلبة من الإلكتروليت على مصعد الكربون، [ 56 ] ولكن نظرًا لكونه صلبًا في درجة حرارة الغرفة، يُضاف إليه مذيب سائل (مثل كربونات البروبيلين أو كربونات ثنائي الإيثيل ).

يكون ملح الإلكتروليت دائمًا تقريبًا [ 57 ] سداسي فلوروفوسفات الليثيوم ( LiPF6)6 )، الذي يجمع بينالموصلية الأيونيةوالاستقرار الكيميائي والكيميائي الكهربائي.يُعد أنيونسداسي فلوروفوسفات ضروريًالتخميلجامع التيار المصنوع من الألومنيوم المستخدم في القطب الموجب. يتملحامبجامع التيار المصنوع من الألومنيوم. أملاح أخرى مثلبيركلورات الليثيوم(LiClO4).4رباعي فلوروبورات الليثيوم(LiBF4وليثيوم بيس(تريفلورو ميثان سلفونيل) إيميد(LiC2 F6 لا4 S2 ) تُستخدم بكثرة في أبحاثخلايا العملة المعدنية، لكنها غير قابلة للاستخدام في الخلايا ذات الأحجام الأكبر، [ 58 ] غالبًا لعدم توافقها مع جامع التيار المصنوع من الألومنيوم. يُستخدم النحاس (معنيكلملحومة موضعيًا ) كجامع للتيار عند القطب السالب.

قد تتخذ تصميمات جامع التيار ومعالجات السطح أشكالاً مختلفة: رقائق معدنية، وشبكات، ورغوة (منزوعة السبائك)، وحفر (كلياً أو انتقائياً)، وطلاء (بمواد مختلفة) لتحسين الخصائص الكهربائية. [ 51 ]

اعتمادًا على اختيار المواد، يمكن أن يتغير جهد خلية أيونات الليثيوم وكثافة طاقتها وعمرها الافتراضي وسلامتها بشكل كبير. وتركز الجهود الحالية على استكشاف استخدام بنى جديدة تعتمد على تقنية النانو لتحسين الأداء. وتشمل مجالات الاهتمام مواد الأقطاب الكهربائية النانوية وهياكل الأقطاب الكهربائية البديلة. [ 59 ]

الكيمياء الكهربائية

المواد المتفاعلة الكهروكيميائية في خلية أيونات الليثيوم هي مواد الأقطاب الكهربائية، وكلاهما مركبات تحتوي على ذرات الليثيوم. على الرغم من دراسة آلاف المواد المختلفة، إلا أن عددًا قليلًا جدًا منها فقط قابل للاستخدام التجاري. تستخدم جميع خلايا أيونات الليثيوم التجارية مركبات التداخل كمواد فعالة. [ 60 ] عادةً ما يكون القطب السالب من الجرافيت، مع إضافة السيليكون أحيانًا لزيادة السعة. أما الإلكتروليت، فيتكون عادةً من سداسي فلوروفوسفات الليثيوم ، مذابًا في خليط من الكربونات العضوية . تُستخدم مواد مختلفة للقطب الموجب، مثل LiCoO₂ و LiFePO₄ وأكاسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت .

أثناء تفريغ الخلية، يكون القطب السالب هو المصعد والقطب الموجب هو المهبط: تتدفق الإلكترونات من المصعد إلى المهبط عبر الدائرة الخارجية. ينتج عن تفاعل نصف الأكسدة عند المصعد أيونات الليثيوم موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة. قد ينتج عن تفاعل نصف الأكسدة أيضًا مادة غير مشحونة تبقى عند المصعد. تتحرك أيونات الليثيوم عبر الإلكتروليت؛ وتتحرك الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية باتجاه المهبط حيث تتحد مع مادة المهبط في تفاعل نصف الاختزال. يوفر الإلكتروليت وسطًا موصلًا لأيونات الليثيوم ولكنه لا يشارك في التفاعل الكهروكيميائي. تُخفض التفاعلات أثناء التفريغ الجهد الكيميائي للخلية، لذا ينقل التفريغ الطاقة من الخلية إلى أي مكان يُبدد فيه التيار الكهربائي طاقته، وغالبًا ما يكون ذلك في الدائرة الخارجية.

أثناء عملية الشحن، تسير هذه التفاعلات وعمليات النقل في اتجاهين متعاكسين: تنتقل الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب عبر الدائرة الخارجية. ولشحن الخلية، يجب أن توفر الدائرة الخارجية الطاقة الكهربائية. تُخزن هذه الطاقة بعد ذلك كطاقة كيميائية في الخلية (مع بعض الفقد، على سبيل المثال، بسبب كفاءة كولومية أقل من 1).

يسمح كلا القطبين لأيونات الليثيوم بالتحرك داخل وخارج هياكلهما من خلال عملية تسمى الإدخال ( التداخل ) أو الاستخراج ( إزالة التداخل )، على التوالي.

بسبب حركة أيونات الليثيوم ذهابًا وإيابًا بين القطبين، تُعرف هذه البطاريات أيضًا باسم "بطاريات الكرسي الهزاز" أو "بطاريات الأرجوحة" (وهو مصطلح تستخدمه بعض الصناعات الأوروبية). [ 61 ] [ 62 ]

توضح المعادلات التالية الكيمياء (من اليسار إلى اليمين: التفريغ، من اليمين إلى اليسار: الشحن).

نصف تفاعل القطب السالب للجرافيت هو [ 63 ] [ 64 ]

شركة ذات مسؤولية محدودة6--ج6+لي++هـ-{\displaystyle {\ce {LiC6 <=> C6 + Li+ + e^-}}}

نصف تفاعل القطب الموجب في ركيزة أكسيد الكوبالت المطعم بالليثيوم هو

سجع2+لي++هـ---LiCoO2{\displaystyle {\ce {CoO2 + Li+ + e- <=> LiCoO2}}}

رد الفعل الكامل هو

شركة ذات مسؤولية محدودة6+سجع2--ج6+LiCoO2{\displaystyle {\ce {LiC6 + CoO2 <=> C6 + LiCoO2}}}

للتفاعل الكلي حدوده. يؤدي التفريغ الزائد إلى تشبع أكسيد الليثيوم والكوبالت ، مما يؤدي إلى إنتاج أكسيد الليثيوم ، [ 65 ] ربما عن طريق التفاعل غير العكوس التالي:

لي++هـ-+LiCoO2لي2يا+سجع{\displaystyle {\ce {Li+ + e^- + LiCoO2 -> Li2O + CoO}}}

يؤدي الشحن الزائد حتى 5.2 فولت إلى تكوين أكسيد الكوبالت (IV)، كما يتضح من حيود الأشعة السينية : [ 66 ] 

LiCoO2لي++سجع2+هـ-{\displaystyle {\ce {LiCoO2 -> Li+ + CoO2 + e^-}}}

طاقة الخلية تساوي الجهد مضروبًا في الشحنة. يُمثل كل غرام من الليثيوم ثابت فاراداي مقسومًا على 6.941 (الكتلة الذرية)، أي 13901 كولوم. عند جهد 3 فولت، تُعطي هذه الطاقة 41.7 كيلوجول لكل غرام من الليثيوم، أو 11.6 كيلوواط ساعة لكل كيلوغرام من الليثيوم. هذه الطاقة أعلى بقليل من حرارة احتراق البنزين ؛ ومع ذلك، تظل بطاريات الليثيوم أيون أثقل بكثير لكل وحدة طاقة نظرًا للمواد الإضافية المستخدمة في تصنيعها.

لاحظ أن جهد الخلية المتضمن في هذه التفاعلات أكبر من الجهد الذي يمكن عنده تحليل المحلول المائي كهربائياً .

الشحن والتفريغ

أثناء عملية التفريغ، أيونات الليثيوم ( Li +)) تحمل التيار داخل خلية البطارية من القطب السالب إلى القطب الموجب، عبر الإلكتروليت غير المائي وغشاء الفصل. [ 67 ]

أثناء الشحن، يقوم مصدر طاقة كهربائية خارجي بتطبيق جهد زائد (جهد أعلى من جهد الخلية) على الخلية، مما يجبر الإلكترونات على التدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب. كما تهاجر أيونات الليثيوم (عبر الإلكتروليت) من القطب الموجب إلى القطب السالب حيث تندمج في مادة القطب المسامية في عملية تُعرف باسم التداخل.

الشحن بتيار ثابت وجهد ثابت

يُعدّ الشحن بتيار ثابت وجهد ثابت (CC/CV) الطريقة القياسية لشحن خلايا الليثيوم أيون. خلال مرحلة التيار الثابت، يُطبّق الشاحن تيارًا ثابتًا على البطارية بجهد متزايد تدريجيًا. بمجرد الوصول إلى أقصى جهد للشحن، ينتقل الشاحن إلى مرحلة الجهد الثابت، حيث يُثبّت الجهد ويتناقص التيار تدريجيًا حتى الوصول إلى حد أدنى للتيار. [ 68 ] [ 69 ]

إذا كان جهد بدء تشغيل الخلية منخفضًا جدًا، يُستخدم عادةً تيار شحن منخفض جدًا حتى يصل الجهد إلى مستوى آمن. ويُشار إلى هذا أحيانًا باسم الشحن البطيء. [ 70 ]

عند شحن بطاريات الليثيوم أيون المصنوعة من خلايا متعددة متصلة على التوالي، يتم إجراء عملية موازنة الجزء العلوي في كثير من الأحيان.

اعتبارات السلامة

قد يؤدي عدم الالتزام بحدود التيار والجهد إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية بشكل مفرط بفعل تأثير كولوم، وفي حالة الشحن الزائد إلى جهد أعلى من الجهد المصمم له، قد يؤدي ذلك إلى انفجار. [ 71 ] [ 72 ]

تُعدّ حدود درجة حرارة شحن بطاريات الليثيوم أيون أكثر صرامة من حدود التشغيل. تعمل كيمياء الليثيوم أيون بكفاءة عالية في درجات الحرارة المرتفعة، ولكن التعرض المطوّل للحرارة يُقلّل من عمر البطارية. توفر بطاريات الليثيوم أيون أداءً جيدًا للشحن في درجات الحرارة المنخفضة، وقد تسمح حتى بالشحن السريع ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين 5 و45 درجة مئوية (41 إلى 113 درجة فهرنهايت) . [ 73 ] يجب أن يتم الشحن ضمن هذا النطاق الحراري. عند درجات حرارة تتراوح بين 0 و5 درجات مئوية، يُمكن الشحن، ولكن يجب تقليل تيار الشحن. أثناء الشحن في درجات حرارة منخفضة (أقل من 0 درجة مئوية)، يُعدّ الارتفاع الطفيف في درجة الحرارة فوق درجة حرارة المحيط، الناتج عن المقاومة الداخلية للخلية، مفيدًا. قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أثناء الشحن إلى تدهور البطارية، كما أن الشحن في درجات حرارة أعلى من 45 درجة مئوية يُؤدي إلى تدهور أداء البطارية، بينما في درجات الحرارة المنخفضة، قد تزداد المقاومة الداخلية للبطارية، مما يُؤدي إلى شحن أبطأ وبالتالي أوقات شحن أطول. [ 73 ]     

الخروج الذاتي

تُفرغ البطاريات شحنتها ذاتيًا تدريجيًا حتى في حال عدم توصيلها بالكهرباء. ويبلغ معدل التفريغ الذاتي لبطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن عادةً، وفقًا لما تُعلنه الشركات المصنعة، 1.5-2% شهريًا. [ 74 ] [ 75 ]

يزداد معدل التفريغ الذاتي مع ارتفاع درجة الحرارة وحالة الشحن. وجدت دراسة أجريت عام 2004 أن التفريغ الذاتي، في معظم ظروف الشحن والتفريغ، يعتمد بشكل أساسي على الوقت؛ إلا أنه بعد عدة أشهر من ترك البطارية في حالة الدائرة المفتوحة أو الشحن العائم، أصبحت الخسائر المرتبطة بحالة الشحن كبيرة. لم يزد معدل التفريغ الذاتي بشكل مطرد مع حالة الشحن، بل انخفض قليلاً عند حالات الشحن المتوسطة. [ 76 ] قد تزداد معدلات التفريغ الذاتي مع تقدم عمر البطاريات. [ 77 ] في عام 1999، قُدِّر معدل التفريغ الذاتي الشهري بنسبة 8% عند 21  درجة مئوية، و15% عند 40  درجة مئوية، و31% عند 60  درجة مئوية. [ 78 ] بحلول عام 2007، قُدِّر معدل التفريغ الذاتي الشهري بنسبة تتراوح بين 2% و3%، وارتفع إلى ما بين 2% و3 % بحلول عام 2016. [ 79 ]

بالمقارنة، انخفض معدل التفريغ الذاتي لبطاريات NiMH ، اعتبارًا من عام 2017، من 30% شهريًا للخلايا الشائعة سابقًا إلى حوالي 0.08-0.33% شهريًا لبطاريات NiMH ذات معدل التفريغ الذاتي المنخفض ، ويبلغ حوالي 10% شهريًا في بطاريات NiCd . [ 80 ]

تصميمات وأشكال البطاريات

حزمة بطاريات الليثيوم أيون في سيارة نيسان ليف

قد تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على مستويات متعددة من البنية. تتكون البطاريات الصغيرة من خلية بطارية واحدة. أما البطاريات الأكبر حجماً، فتتكون من خلايا متصلة على التوازي لتكوين وحدة، ووحدات متصلة على التوالي والتوازي لتكوين حزمة. ويمكن توصيل حزم متعددة على التوالي لزيادة الجهد. [ 81 ]

قد تُجهز البطاريات بمستشعرات حرارة، وأنظمة تدفئة/تبريد، ودوائر تنظيم الجهد ، ومنافذ جهد ، وأجهزة مراقبة حالة الشحن. تعالج هذه المكونات مخاطر السلامة مثل ارتفاع درجة الحرارة والماس الكهربائي . [ 82 ]

طبقات الأقطاب الكهربائية والإلكتروليت

على المستوى البنيوي الكلي (بمقياس طول يتراوح بين 0.1 و5  مم)، تتكون جميع بطاريات الليثيوم أيون التجارية تقريبًا من موصلات تيار من رقائق معدنية (ألومنيوم للكاثود ونحاس للأنود). يُختار النحاس للأنود لأن الليثيوم لا يتحد معه. أما الألومنيوم فيُستخدم للكاثود لأنه يُصبح غير نشط في محاليل LiPF6 الإلكتروليتية .

الخلايا

تتوفر خلايا أيونات الليثيوم بأشكال مختلفة، والتي يمكن تقسيمها بشكل عام إلى أربعة أنواع: [ 83 ]

تُصنع الخلايا الأسطوانية بطريقة مميزة تُشبه اللفائف السويسرية (وتُعرف باسم "لفائف الجيلي" في الولايات المتحدة)، حيث تتكون من طبقة واحدة طويلة من القطب الموجب، والفاصل، والقطب السالب، والفاصل، ملفوفة في بكرة واحدة. ثم تُغلّف هذه الخلايا في حاوية. من مزايا الخلايا الأسطوانية سرعة الإنتاج العالية، بينما من عيوبها وجود تدرج حراري كبير شعاعيًا عند معدلات التفريغ العالية.

يُتيح غياب الغلاف للخلايا الكيسية أعلى كثافة طاقة وزنية؛ ومع ذلك، تتطلب العديد من التطبيقات وجود غلاف لمنع التمدد عند ارتفاع مستوى شحنها، [ 85 ] ولتحقيق استقرار هيكلي عام. يُشار أحيانًا إلى كل من الخلايا البلاستيكية الصلبة والخلايا الكيسية بالخلايا المنشورية نظرًا لأشكالها المستطيلة. [ 86 ] تُستخدم ثلاثة أنواع أساسية من البطاريات في المركبات الكهربائية في عشرينيات القرن الحادي والعشرين: الخلايا الأسطوانية (مثل بطاريات تسلا)، والخلايا الكيسية المنشورية (مثل بطاريات إل جي )، والخلايا الأسطوانية المنشورية (مثل بطاريات إل جي وسامسونج وباناسونيك وغيرها ). [ 28 ]

لقد تم إثبات فعالية بطاريات تدفق أيونات الليثيوم التي يتم فيها تعليق مادة الكاثود أو الأنود في محلول مائي أو عضوي. [ 87 ] [ 88 ]

حتى عام 2014، كانت أصغر خلية ليثيوم أيون على شكل دبوس بقطر 3.5  مم ووزن 0.6  غرام، من إنتاج شركة باناسونيك . [ 89 ] يتوفر شكل خلية عملة معدنية لخلايا LiCoO₂ ، ويُشار إليها عادةً بالبادئة "LiR". [ 90 ] [ 91 ]

طبقات الأقطاب الكهربائية

جهد الخلية

يبلغ متوسط ​​جهد بطاريات أكسيد الليثيوم والكوبالت (LCO) 3.6 فولت عند استخدام قطب أنود من الكربون الصلب، و3.7 فولت عند استخدام قطب أنود من الجرافيت. وبالمقارنة، يتميز الأخير بمنحنى جهد تفريغ أكثر استواءً. [ 92 ] : 25-26

الاستخدامات

إلى جانب تشغيل الأجهزة الإلكترونية الصغيرة والمركبات، نمت السعة المركبة لتخزين بطاريات الليثيوم أيون في شبكة الكهرباء في الولايات المتحدة بشكل مطرد منذ العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. [ 93 ]

تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية ، والألعاب، والأدوات الكهربائية، والمركبات الكهربائية [ 94 ] ، والطاقة الاحتياطية في تطبيقات الاتصالات. كما تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون لتخزين الطاقة في الشبكة الكهربائية . [ 93 ] [ 95 ]

كما تم تجهيز بعض الغواصات ببطاريات الليثيوم أيون. [ 96 ] [ 97 ]

أداء

في المتوسط، انخفض سعر بطاريات الليثيوم أيون بنحو 19% لكل مضاعفة في السعة المركبة - وهو ما يُعرف بـ "معدل التعلم" لهذه التقنية. [ 101 ]

نظراً لأن بطاريات الليثيوم أيون يمكن أن تحتوي على مجموعة متنوعة من مواد الأقطاب الموجبة والسالبة، فإن كثافة الطاقة والجهد الكهربائي يختلفان تبعاً لذلك.

يكون جهد الدائرة المفتوحة أعلى منه في البطاريات المائية (مثل بطاريات الرصاص الحمضية ، وبطاريات النيكل-معدن الهيدريد ، وبطاريات النيكل-كادميوم ). [ 80 ] تزداد المقاومة الداخلية مع كل من دورات الشحن والتفريغ ومع مرور الوقت، [ 102 ] على الرغم من أن هذا يعتمد بشكل كبير على الجهد ودرجة الحرارة التي تُخزن عندها البطاريات. [ 103 ] يؤدي ارتفاع المقاومة الداخلية إلى انخفاض الجهد عند الأطراف تحت الحمل، مما يقلل من الحد الأقصى لسحب التيار. في النهاية، سيؤدي ارتفاع المقاومة إلى جعل البطارية في حالة لا تستطيع فيها تحمل تيارات التفريغ العادية المطلوبة منها دون انخفاض غير مقبول في الجهد أو ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط.

تتميز البطاريات ذات الأقطاب الموجبة من فوسفات حديد الليثيوم والأقطاب السالبة من الجرافيت بجهد دائرة مفتوحة اسمي يبلغ 3.2  فولت، وجهد شحن نموذجي يبلغ 3.6  فولت. أما بطاريات أكسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC) ذات الأقطاب الموجبة والأقطاب السالبة من الجرافيت، فتتميز بجهد اسمي يبلغ 3.7  فولت، ويصل إلى 4.2  فولت كحد أقصى أثناء الشحن. تتم عملية الشحن بجهد ثابت مع دائرة لتحديد التيار (أي الشحن بتيار ثابت حتى  يصل جهد الخلية إلى 4.2 فولت، ثم الاستمرار بتطبيق جهد ثابت حتى ينخفض ​​التيار إلى ما يقارب الصفر). عادةً، يتوقف الشحن عند 3% من تيار الشحن الأولي. في السابق، لم تكن بطاريات الليثيوم أيون تدعم الشحن السريع، وكانت تحتاج إلى ساعتين على الأقل للشحن الكامل. أما بطاريات الجيل الحالي، فيمكن شحنها بالكامل في 45 دقيقة أو أقل. في عام 2015، عرض باحثون بطارية صغيرة  بسعة 600 مللي أمبير/ساعة شُحنت إلى 68% من سعتها في دقيقتين، وبطارية أخرى بسعة 3000 مللي  أمبير/ساعة شُحنت إلى 48% من سعتها في خمس دقائق. تتميز البطارية الأخيرة بكثافة طاقة تبلغ 620  واط/ساعة/لتر. استخدم الجهاز ذرات غير متجانسة مرتبطة بجزيئات الجرافيت في المصعد. [ 104 ]

بيانات تقنية المعايرة المتقطعة الجلفانوستاتية (GITT) من بطارية ليثيوم أيون بحجم AAA (10440)

تحسّن أداء البطاريات المصنّعة بمرور الوقت. فعلى سبيل المثال، بين عامي 1991 و2005، تحسّنت سعة الطاقة لكل وحدة سعر لبطاريات الليثيوم أيون بأكثر من عشرة أضعاف، من 0.3  واط/ساعة لكل دولار إلى أكثر من 3  واط/ساعة لكل دولار. [ 105 ] وفي الفترة من 2011 إلى 2017، بلغ متوسط ​​التقدم 7.5% سنويًا. [ 106 ] وبشكل عام، بين عامي 1991 و2024، انخفضت أسعار جميع أنواع خلايا الليثيوم أيون (بالدولار لكل كيلوواط/ساعة) بنحو 99%. [ 101 ] وبين عامي 1991 و2018، تضاعفت كثافة الطاقة أكثر من ثلاث مرات. [ 107 ] وقد ساهمت الجهود المبذولة لزيادة كثافة الطاقة بشكل كبير في خفض التكاليف. [ 108 ] كما يمكن زيادة كثافة الطاقة من خلال تحسين التركيب الكيميائي للخلية، على سبيل المثال، عن طريق الاستبدال الكامل أو الجزئي للجرافيت بالسيليكون. تسمح الأنودات السيليكونية المعززة بأنابيب الجرافين النانوية، والتي تقضي على التدهور المبكر للسيليكون، بتحقيق كثافة طاقة قياسية للبطاريات تصل إلى 350  واط/كجم، وخفض أسعار السيارات الكهربائية لتصبح قادرة على المنافسة مع سيارات الاحتراق الداخلي. [ 109 ]

قد تمتلك الخلايا ذات الأحجام المختلفة، ولكن بنفس الشكل والتركيب الكيميائي، كثافات طاقة مختلفة. عادةً ما تتميز خلايا الجيلي رول بكثافة طاقة أعلى من خلايا العملة المعدنية أو الخلايا المنشورية ذات السعة نفسها (أمبير/ساعة)، وذلك بسبب التراص الأكثر إحكامًا/انضغاطًا لطبقات الخلية. أما بين الخلايا الأسطوانية، فتتميز الخلايا الأكبر حجمًا بكثافة طاقة أعلى ، مع العلم أن القيمة الدقيقة تعتمد بشكل كبير على سُمك طبقات الأقطاب الكهربائية. ومن عيوب الخلايا الكبيرة انخفاض انتقال الحرارة من الخلية إلى محيطها. [ 100 ]

كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا

يُبيّن الجدول أدناه نتائج تقييم تجريبي لخلية  NMC 18650 عالية الطاقة بسعة 3.0 أمبير/ساعة في عام 2021، حيث تمت مقارنة كفاءة دورة الشحن والتفريغ بين الطاقة الداخلة إلى الخلية والطاقة المُستخرجة منها من حالة شحن 100% (4.2 فولت) إلى حالة شحن 0% (قطع عند 2.0 فولت). وتُعرّف كفاءة دورة الشحن والتفريغ بأنها النسبة المئوية للطاقة المُتاحة للاستخدام مقارنةً بالطاقة المُستخدمة في شحن البطارية. [ 110 ]

معدل جكفاءةكفاءة الشحن المقدرةالكفاءة التقديرية للتفريغ
0.286%93%92%
0.482%92%90%
0.681%91%89%
0.877%90%86%
1.075%89%85%
1.273%89%83%

أظهرت دراسة توصيف خلية في تجربة مختلفة في عام 2017 كفاءة ذهاب وإياب تبلغ 85.5٪ عند 2C و 97.6٪ عند 0.1C [ 111 ] .

عمر

نشرة إخبارية حول مخاطر حرائق بطاريات الليثيوم

يُعرَّف عمر بطارية الليثيوم أيون عادةً بعدد دورات الشحن والتفريغ الكاملة اللازمة للوصول إلى عتبة الفشل من حيث فقدان السعة أو ارتفاع المقاومة. ويحدد المصنّعون عادةً عمر الدورة بعدد الدورات حتى تنخفض السعة إلى 80% من قيمتها المقدرة. [ 112 ] كما أن مجرد تخزين بطاريات الليثيوم أيون وهي مشحونة يقلل من سعتها ويزيد من مقاومة الخلية (بشكل أساسي بسبب النمو المستمر لسطح التلامس بين الإلكتروليت الصلب والمصعد). ويصف العمر الزمني التدهور أثناء التخزين وكذلك أثناء دورات الشحن والتفريغ. ويتأثر عمر دورة البطارية بالعديد من عوامل الإجهاد المختلفة، بما في ذلك درجة الحرارة، وتيار التفريغ، وتيار الشحن، ونطاقات حالة الشحن (عمق التفريغ). [ 113 ] [ 114 ] ولأن البطاريات في التطبيقات العملية عادةً ما تُشحن وتُفرغ جزئيًا فقط، يستخدم الباحثون أحيانًا التفريغ التراكمي [ 113 ] أو ما يعادله من دورات كاملة، [ 114 ] والتي تجمع الدورات الجزئية في عدد مكافئ من دورات الشحن والتفريغ الكاملة. غالباً ما تفقد البطاريات المخزنة في درجة حرارة عالية أو عند مستوى شحن عالٍ سعتها بسرعة أكبر. [ 115 ]

تتدهور البطاريات تدريجياً على مدار عمرها الافتراضي، مما يؤدي إلى انخفاض الشحنة القابلة لإعادة التدوير (المعروفة أيضاً بسعة الأمبير/ساعة) وزيادة المقاومة (وهذا الأخير يترجم إلى انخفاض جهد تشغيل الخلية). [ 116 ]

تحدث عدة عمليات تدهور، بعضها أثناء دورات الشحن والتفريغ، وبعضها أثناء التخزين، وبعضها مستمر طوال الوقت: [ 117 ] [ 118 ] [ 116 ] يعتمد التدهور بشكل كبير على درجة الحرارة: يكون التدهور في درجة حرارة الغرفة ضئيلاً، ولكنه يزداد بالنسبة للبطاريات المخزنة أو المستخدمة في بيئات ذات درجات حرارة عالية (عادةً > 35  درجة مئوية) أو منخفضة (عادةً < 5  درجات مئوية). [ 119 ] [ 120 ] كما أن عمر البطارية يكون في أقصى حالاته في درجة حرارة الغرفة. وتؤدي مستويات الشحن العالية أيضًا إلى تسريع فقدان السعة . [ 121 ] وقد يؤدي الشحن المتكرر إلى أكثر من 90% والتفريغ إلى أقل من 10% إلى تسريع فقدان السعة أيضًا . ويمكن تقليل فقدان السعة عن طريق الحفاظ على حالة بطارية الليثيوم أيون عند حوالي 60% إلى 80%. [ 122 ] [ 123 ]

في دراسةٍ، قدّم العلماء صورًا ثلاثية الأبعاد وتحليلاتٍ نموذجيةً للكشف عن الأسباب الرئيسية والآليات والحلول المُحتملة لتدهور البطاريات المُشكل خلال دورات الشحن والتفريغ . ووجدوا أن "زيادة تشقق الجسيمات وفقدان الاتصال بين الجسيمات ومجال رابط الكربون يرتبطان بتدهور الخلية"، مما يُشير إلى أن "عدم تجانس التفاعل داخل الكاثود السميك، الناتج عن عدم توازن توصيل الإلكترونات، هو السبب الرئيسي لتدهور البطارية خلال دورات الشحن والتفريغ". [ 124 ] [ 125 ]

تشمل آليات التدهور الأكثر شيوعًا ما يلي: [ 126 ]

  1. يؤدي اختزال الإلكتروليت الكربونات العضوي عند المصعد إلى نمو طبقة التفاعل بين الإلكتروليت والقطب (SEI)، حيث تُحتجز أيونات الليثيوم (Li +) بشكل غير قابل للانعكاس، أي فقدان مخزون الليثيوم. ويتجلى ذلك في زيادة المقاومة الأومية للقطب السالب وانخفاض سعة الشحنة القابلة لإعادة الشحن (Ah). عند درجة حرارة ثابتة، يزداد سمك طبقة SEI (وبالتالي مقاومتها وفقدان الليثيوم القابل لإعادة الشحن ) كجذر تربيعي للوقت الذي تقضيه البطارية في حالة الشحن. لا يُعد عدد دورات الشحن والتفريغ مقياسًا مفيدًا في توصيف مسار هذا التدهور. في درجات الحرارة العالية أو في حالة وجود تلف ميكانيكي، قد يحدث اختزال الإلكتروليت بشكل انفجاري.
  2. يؤدي ترسب الليثيوم المعدني أيضًا إلى فقدان مخزون الليثيوم (شحنة الأمبير-ساعة القابلة لإعادة الشحن)، بالإضافة إلى حدوث قصر داخلي واشتعال البطارية. بمجرد بدء ترسب الليثيوم أثناء دورات الشحن والتفريغ، ينتج عنه انخفاض أكبر في سعة البطارية وزيادة في مقاومتها مع كل دورة. وتزداد هذه الآلية التدهورية وضوحًا أثناء الشحن السريع وفي درجات الحرارة المنخفضة.
  3. يحدث فقدان المواد الكهروكيميائية الفعالة (السالبة أو الموجبة) نتيجةً للذوبان (مثل ذوبان أيونات المنغنيز الثلاثية )، أو التشقق، أو التقشر، أو الانفصال، أو حتى مجرد تغير حجمها الطبيعي أثناء دورات الشحن والتفريغ. ويظهر ذلك على شكل انخفاض في كلٍ من الشحن والطاقة (زيادة المقاومة). وتتعرض مواد الأقطاب الموجبة والسالبة للتشقق نتيجةً للإجهاد الحجمي الناتج عن دورات إدخال وإخراج الليثيوم المتكررة.
  4. يحدث تدهور بنيوي في مواد الكاثود، مثل اختلاط كاتيونات الليثيوم والنيكل في المواد الغنية بالنيكل. ويتجلى ذلك في "تشبع القطب"، وفقدان شحنة الأمبير - ساعة القابلة للدوران ، و"انخفاض الجهد".
  5. تدهور المواد الأخرى. يُعد جامع التيار النحاسي السالب عرضةً بشكل خاص للتآكل/الذوبان عند انخفاض جهد الخلية. كما يتدهور رابط PVDF، مما يؤدي إلى انفصال المواد الفعالة كهربائيًا، وفقدان شحنة الأمبير-ساعة القابلة لإعادة الشحن.
نظرة عامة على العلاقة بين عوامل الإجهاد التشغيلي (أسباب التدهور)، وآليات التقادم المقابلة، ونمط التقادم، وتأثيرها على تقادم بطاريات الليثيوم أيون

تظهر هذه النتائج في الشكل على اليمين. ويظهر الانتقال من آلية تدهور رئيسية إلى أخرى على شكل انحناء (تغير في الميل) في الرسم البياني للسعة مقابل عدد الدورات. [ 126 ]

أُجريت معظم الدراسات حول تقادم بطاريات الليثيوم أيون عند  درجات حرارة مرتفعة (50-60 درجة مئوية) لتسريع عملية التقادم . في ظل ظروف التخزين هذه، تفقد خلايا فوسفات الحديد الليثيوم وبطاريات النيكل-كوبالت-ألومنيوم المشحونة بالكامل حوالي 20% من شحنتها القابلة لإعادة التدوير خلال سنة إلى سنتين. يُعتقد أن تقادم المصعد المذكور آنفًا هو المسار الرئيسي للتدهور في هذه الحالات. من ناحية أخرى، تُظهر المهابط القائمة على المنغنيز تدهورًا أسرع (حوالي 20-50%) في ظل هذه الظروف، ربما بسبب آلية إضافية تتمثل في ذوبان أيونات المنغنيز. [ 118 ] عند 25  درجة مئوية، يبدو أن تدهور بطاريات الليثيوم أيون يتبع نفس المسار (المسارات) كما هو الحال عند 50  درجة مئوية، ولكن بنصف السرعة. [ 118 ] بعبارة أخرى، استنادًا إلى البيانات التجريبية المحدودة المُستنبطة، يُتوقع أن تفقد بطاريات الليثيوم أيون حوالي 20% من شحنتها القابلة لإعادة الشحن بشكل لا رجعة فيه خلال 3-5 سنوات أو 1000-2000 دورة شحن وتفريغ عند درجة حرارة 25  درجة مئوية. [ 126 ] لا تعاني بطاريات الليثيوم أيون ذات مصاعد التيتانات من نمو طبقة التفاعل البيني الصلب-السائل (SEI)، وتدوم لفترة أطول (>5000 دورة) من مصاعد الجرافيت. مع ذلك، في الخلايا الكاملة، تظهر آليات تدهور أخرى (مثل ذوبان أيونات المنغنيز الثلاثية Mn³⁺ وتبادل أيونات النيكل الثنائي Ni²⁺ /Li⁺ ، وتحلل رابط PVDF، وانفصال الجسيمات) بعد 1000-2000 يوم، ولا يُحسّن استخدام مصعد التيتانات من متانة الخلية الكاملة عمليًا.

وصف تفصيلي للتدهور

يرد أدناه وصف أكثر تفصيلاً لبعض هذه الآليات:

  1. تُعدّ طبقة SEI السالبة (الأنود)، وهي طبقة حماية تتكون من نواتج اختزال الإلكتروليت (مثل كربونات الإيثيلين ، وكربونات ثنائي الميثيل ، ولكن ليس كربونات البروبيلين )، ضروريةً لتوصيل أيونات الليثيوم ، مع منع انتقال الإلكترونات (وبالتالي، المزيد من اختزال المذيب). في ظل ظروف التشغيل العادية، تصل طبقة SEI السالبة إلى سُمك ثابت بعد عمليات الشحن القليلة الأولى (دورات التكوين)، مما يسمح للجهاز بالعمل لسنوات. مع ذلك، عند درجات حرارة مرتفعة أو نتيجةً للانفصال الميكانيكي لطبقة SEI السالبة، قد يحدث اختزال الإلكتروليت الطارد للحرارة هذا بعنف ويؤدي إلى انفجار عبر عدة تفاعلات. [ 117 ] بطاريات أيونات الليثيوم عُرضة لانخفاض السعة على مدى مئات [ 127 ] إلى آلاف الدورات. يستهلك تكوين طبقة SEI أيونات الليثيوم، مما يقلل من كفاءة الشحن والتفريغ الإجمالية لمادة القطب. [ 128 ] كمنتج تحلل، يمكن إضافة مواد مختلفة مُكوِّنة لطبقة SEI إلى الإلكتروليت لتعزيز تكوين طبقة SEI أكثر استقرارًا، تحافظ على انتقائيتها لمرور أيونات الليثيوم مع منع مرور الإلكترونات. [ 129 ] يمكن أن يؤدي تشغيل الخلايا في درجات حرارة عالية أو بمعدلات سريعة إلى تسريع تدهور بطاريات أيونات الليثيوم، ويعود ذلك جزئيًا إلى تدهور طبقة SEI أو ترسب الليثيوم. [ 130 ] يمكن أن يؤدي شحن بطاريات أيونات الليثيوم إلى ما بعد 80% إلى تسريع تدهور البطارية بشكل كبير. [ 131 ] [ 132 ] [ 133 ] [ 134 ] اعتمادًا على الإلكتروليت والمواد المضافة، [ 135 ] تشمل المكونات الشائعة لطبقة SEI التي تتشكل على المصعد خليطًا من أكسيد الليثيوم وفلوريد الليثيوم وأنصاف الكربونات (مثل كربونات ألكيل الليثيوم). عند درجات حرارة مرتفعة، تتحلل كربونات الألكيل في الإلكتروليت إلى مركبات غير قابلة للذوبان مثل الليثيوم2 CO3-  يؤدي ذلك إلى زيادة سُمك طبقة التغليف. وهذا بدوره يزيد من مقاومة الخلية ويقلل من سعة دورات الشحن والتفريغ. [ 120 ] يمكن للغازات المتكونة نتيجة تحلل الإلكتروليت أن تزيد من الضغط الداخلي للخلية، مما يشكل خطرًا محتملاً على السلامة في البيئات القاسية مثل الأجهزة المحمولة. [ 117 ] عند درجة حرارة أقل من 25 درجة مئوية، يؤدي ترسب الليثيوم المعدني على المصاعد وتفاعله اللاحق مع الإلكتروليت إلى فقدان الليثيوم القابل لإعادة الشحن. [ 120 ] يمكن أن يؤدي التخزين لفترات طويلة إلى زيادة تدريجية في سُمك طبقة التغليف وفقدان السعة. [ 117 ] يمكن أن يؤدي الشحن بجهد أعلى من 4.2 فولت إلى بدء ترسب أيونات الليثيومعلى المصعد، مما ينتج عنه فقدان غير قابل للعكس في السعة. تشمل آليات تحلل الإلكتروليت التحلل المائي والتحلل الحراري. [ 117 ] عند تركيزات منخفضة تصل إلى 10 جزء في المليون، يبدأ الماء في تحفيز عدد من نواتج التحلل التي يمكن أن تؤثر على الإلكتروليت والمصعد والمهبط. [ 117 ] LiPF6يشارك المركب 6 فيمتوازنمع LiF وPF٥. في الظروف العادية، يميل التوازن بشدة نحو اليسار. ومع ذلك، يؤدي وجود الماء إلى توليد كمية كبيرة من فلوريد الليثيوم (LiF)، وهو منتج غير قابل للذوبان وعازل كهربائيًا. يرتبط فلوريد الليثيوم بسطح المصعد، مما يزيد من سمك الطبقة. [ ١١٧ ] LiPFينتج عن التحلل المائي 6 مادة PF5 ، حمض لويسقوييتفاعل مع الأنواع الغنية بالإلكترونات، مثل الماء.PFيتفاعل المركب 5 مع الماء لتكوينحمض الهيدروفلوريك(HF)وأوكسي فلوريد الفوسفور. يتفاعل أوكسي فلوريد الفوسفور بدوره لتكوين المزيد من حمض الهيدروفلوريكوحمض ثنائي فلورو هيدروكسي الفوسفوريك. يحول حمض الهيدروفلوريك طبقة SEI الصلبة إلى طبقة هشة. على المهبط، يمكن لمذيب الكربونات أن ينتشر على أكسيد المهبط بمرور الوقت، مطلقًا حرارةً ومسببًا هروبًا حراريًا محتملًا. [ 117 ] يبدأ تحلل أملاح الإلكتروليت والتفاعلات بين الأملاح والمذيب عند درجة حرارة منخفضة تصل إلى 70 درجة مئوية. ويحدث تحلل كبير عند درجات حرارة أعلى. عند 85 درجة مئويةالتبادل الإستري، مثل ثنائي ميثيل-2،5-ديوكساهيكسان كاربوكسيلات (DMDOHC)، من تفاعل EC مع DMC. [ 117 ] تولد البطاريات حرارة عند شحنها أو تفريغها، خاصةً عند التيارات العالية. تُجهز حزم البطاريات الكبيرة، كتلك المستخدمة في المركبات الكهربائية، عادةً بأنظمة إدارة حرارية تحافظ على درجة حرارة تتراوح بين 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) و35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت). [ 136 ] وتعتمد درجة حرارة الخلايا الأسطوانية والخلايا الكيسية خطيًا على تيار التفريغ. [ 137 ] وقد يؤدي ضعف التهوية الداخلية إلى ارتفاع درجة الحرارة. بالنسبة للبطاريات الكبيرة المكونة من خلايا متعددة، يمكن أن تؤدي درجات الحرارة غير المتجانسة إلى تدهور غير متجانس ومتسارع. [ 138 ] في المقابل، يبلغ العمر الافتراضي لبطارياتLiFePO4لا تتأثر الخلايا الأربع بحالات الشحن العالية. [ 139 ] [ 140 ] طبقة SEI الموجبة في بطاريات الليثيوم أيون أقل فهمًا بكثير من طبقة SEI السالبة. يُعتقد أن لها موصلية أيونية منخفضة وتظهر على شكل مقاومة بينية متزايدة للكاثود أثناء دورات الشحن والتفريغ والتقادم الزمني. [ 117 ] [ 118 ] [ 116 ]
  2. ترسب الليثيوم ظاهرةٌ تحدث عندما تؤدي ظروفٌ معينة إلى تكوّن الليثيوم المعدني وترسبه على سطح مصعد البطارية بدلاً من اندماجه داخل بنية مادة المصعد. ويمكن أن تؤدي درجات الحرارة المنخفضة والشحن الزائد ومعدلات الشحن العالية إلى تفاقم هذه الظاهرة. [ 141 ] [ 142 ] في ظل هذه الظروف، قد لا تندمج أيونات الليثيوم بشكلٍ منتظم في مادة المصعد، بل تُشكّل طبقاتٍ من أيونات الليثيوم على السطح على شكل تفرعاتٍ شجرية . هذه التفرعات الشجرية عبارة عن تراكيب دقيقة تشبه الإبر، ويمكنها أن تتراكم وتخترق الفاصل، مما يُسبب ماسًا كهربائيًا قد يُؤدي إلى هروبٍ حراري . [ 117 ] يمكن أن تُؤدي هذه السلسلة من الطاقة السريعة وغير المُتحكّم بها إلى انتفاخ البطارية، وزيادة الحرارة، ونشوب حرائق أو انفجارات. [ 143 ] بالإضافة إلى ذلك، يُمكن أن يُؤدي هذا النمو الشجري إلى تفاعلاتٍ جانبية مع الإلكتروليت، وتحويل الليثيوم المُرسب حديثًا إلى ليثيوم خامل كيميائيًا. [ 144 ] علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي نمو التشعبات الناتج عن ترسب الليثيوم إلى تدهور بطارية أيونات الليثيوم، مما ينتج عنه انخفاض كفاءة دورات الشحن والتفريغ ومخاطر السلامة. [ 145 ] من بين الطرق التي يمكن من خلالها الحد من ترسب الليثيوم ونمو التشعبات، التحكم في درجة الحرارة، وتحسين ظروف الشحن، وتطوير المواد المستخدمة. [ 146 ] فيما يتعلق بدرجة الحرارة، تتراوح درجة حرارة الشحن المثالية بين 0  و45  درجة مئوية، ولكن درجة حرارة الغرفة (20  إلى 25  درجة مئوية) تُعد مثالية أيضًا. [ 147 ] يتطلب التقدم في ابتكار المواد إجراء المزيد من البحوث والتطوير في اختيار الإلكتروليت وتحسين مقاومة المصعد للترسب. ومن بين هذه الابتكارات إضافة مركبات أخرى إلى الإلكتروليت، مثل كربونات فلوروإيثيلين (FEC)، لتكوين طبقة عازلة غنية من فلوريد الليثيوم (LiF SEI). [ 148 ] ومن الطرق المبتكرة الأخرى تغطية الفاصل بدرع واقٍ يعمل على "قتل" أيونات الليثيوم قبل أن تتمكن من تكوين هذه التشعبات. [ 149 ]
  3. قد تتدهور بعض الكاثودات المحتوية على المنغنيز وفقًا لآلية تدهور هنتر، مما يؤدي إلى ذوبان المنغنيز واختزاله على المصعد. [ 117 ] وفقًا لآلية هنتر لـ LiMn2 O4 ، يحفز حمض الهيدروفلوريك فقدان المنغنيز من خلال عدم تناسب المنغنيز ثلاثي التكافؤ السطحي لتكوين منغنيز رباعي التكافؤ ومنغنيز ثنائي التكافؤ قابل للذوبان: [ 117 ]
    2Mn 3+ → Mn 2+ + Mn 4+
    يؤدي فقدان مادة الإسبينيل إلى انخفاض السعة.  تبدأ درجات حرارة منخفضة تصل إلى 50 درجة مئوية بترسيب أيونات المنغنيز الثنائي ( Mn²⁺) على المصعد على شكل منغنيز معدني، بنفس تأثيرات ترسيب الليثيوم والنحاس. [ 120 ] يؤدي تكرار دورات الشحن والتفريغ فوق مستويات الجهد القصوى والدنيا النظرية إلى تدمير الشبكة البلورية عبر تشوه يان-تيلر ، الذي يحدث عند اختزال أيونات المنغنيز الرباعي ( Mn⁴⁺) إلى أيونات المنغنيز الثلاثي (Mn³⁺) أثناء التفريغ. [ 117 ] يؤدي تخزين بطارية مشحونة إلى جهد أعلى من 3.6 فولت إلى بدء أكسدة الإلكتروليت بواسطة المهبط، مما يحفز تكوين طبقة SEI عليه. وكما هو الحال مع المصعد، يؤدي التكوين المفرط لطبقة SEI إلى تكوين عازل، مما ينتج عنه انخفاض في السعة وتوزيع غير متساوٍ للتيار. [ 117 ] يؤدي التخزين عند جهد أقل من 2 فولت إلى التدهور البطيء لمركب LiCoO₂2 وLiMn2 O4 كاثودات، إطلاق الأكسجين وفقدان السعة غير القابل للعكس. [ 117 ]
  4. تصريف المياه أدناهيمكن أن يؤدي جهد 2  فولت أيضًا إلى ذوبان جامع التيار النحاسي، وبالتالي إلى حدوث قصر داخلي كارثي عند إعادة الشحن.

التوصيات

توصي معايير IEEE 1188-1996 باستبدال بطاريات الليثيوم أيون في المركبات الكهربائية عندما تنخفض سعتها إلى 80% من قيمتها الاسمية. [ 150 ] سنستخدم فيما يلي نسبة فقدان السعة البالغة 20% كنقطة مقارنة بين الدراسات المختلفة. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن النموذج الخطي للتدهور (  نسبة فقدان الشحن الثابتة لكل دورة أو لكل فترة زمنية) ليس قابلاً للتطبيق دائمًا، وأن "نقطة التحول"، التي تُلاحظ كتغير في الميل، والمرتبطة بتغير آلية التدهور الرئيسية، غالبًا ما تُلاحظ. [ 151 ]

أمان

هاتف آيفون 3GS من آبل ، تم فتحه لإظهار بطارية تالفة ومنتفخة، تُعرف بالعامية باسم "الوسادة الحارة". يوجد هاتف ثانٍ غير مفتوح في الخلفية للمقارنة.

تمّ التعرّف على مشكلة سلامة بطاريات الليثيوم أيون حتى قبل طرحها تجاريًا لأول مرة عام 1991. يرتبط السببان الرئيسيان لحرائق وانفجارات بطاريات الليثيوم أيون بعمليات تحدث على القطب السالب (المصعد أثناء التفريغ، والمهبط أثناء الشحن). خلال عملية شحن البطارية العادية، تتخلل أيونات الليثيوم الجرافيت. مع ذلك، إذا كان الشحن سريعًا جدًا أو كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، يبدأ معدن الليثيوم بالترسب على القطب السالب، ويمكن أن تخترق التشعبات الناتجة فاصل البطارية، مُسببةً قصرًا داخليًا في الخلية، ما يؤدي إلى تيار كهربائي عالٍ، وتسخين، واشتعال. في آليات أخرى، يحدث تفاعل انفجاري بين مادة القطب السالب (LiC6 ) والمذيب (كربونات عضوية سائلة) حتى في حالة الدائرة المفتوحة، شريطة أن تتجاوز درجة حرارة القطب عتبة معينة تزيد عن 70  درجة مئوية. [ 152 ]

قد تتضمن بطاريات الليثيوم أيون من نوع 18650 أو أكبر آليات أمان مثل جهاز قطع التيار (CID) وجهاز معامل درجة الحرارة الموجب (PTC). يتكون جهاز قطع التيار من قرصين معدنيين متصلين كهربائيًا. عند ازدياد الضغط الداخلي، ينفصل القرصان، مما يقطع الدائرة الكهربائية ويوقف التيار. أما جهاز معامل درجة الحرارة الموجب، فيتكون من بوليمر موصل؛ يؤدي ازدياد التيار إلى تسخين البوليمر، مما يزيد مقاومته الكهربائية ويقلل من تدفق التيار. [ 153 ]

خطر الحريق

تُشكل بطاريات الليثيوم أيون خطرًا على السلامة لاحتوائها على إلكتروليت قابل للاشتعال، وقد تتعرض للضغط في حال تلفها. كما أن شحن خلية البطارية بسرعة كبيرة قد يُسبب ماسًا كهربائيًا ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة والانفجارات والحرائق. [ 154 ] وقد ينجم حريق بطارية الليثيوم أيون عن

  1. سوء استخدام الحرارة، مثل ضعف التبريد أو الحريق الخارجي،
  2. إساءة استخدام الكهرباء، مثل الشحن الزائد أو حدوث ماس كهربائي خارجي،
  3. سوء الاستخدام الميكانيكي، مثل الاختراق أو الاصطدام، أو
  4. قصر الدائرة الداخلية، على سبيل المثال بسبب عيوب التصنيع أو التقادم. [ 155 ] [ 156 ]

بسبب هذه المخاطر، تُعدّ معايير الاختبار أكثر صرامة من تلك الخاصة ببطاريات الإلكتروليت الحمضي، إذ تتطلب نطاقًا أوسع من ظروف الاختبار واختبارات إضافية خاصة بكل بطارية، كما تفرض هيئات السلامة قيودًا على الشحن. [ 71 ] [ 157 ] [ 158 ] وقد قامت بعض الشركات بسحب منتجاتها بسبب مشاكل في البطاريات، بما في ذلك سحب هاتف سامسونج جالاكسي نوت 7 عام 2016 بسبب حرائق البطاريات. [ 159 ] [ 160 ]

تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على إلكتروليت سائل قابل للاشتعال. [ 161 ] قد تتسبب البطارية المعيبة في نشوب حريق خطير . [ 154 ] كما أن الشواحن المعيبة قد تؤثر على سلامة البطارية لأنها قد تُتلف دائرة الحماية الخاصة بها. أثناء الشحن في درجات حرارة أقل من 0  درجة مئوية، يترسب الليثيوم النقي على القطب السالب للخلايا، مما قد يُعرّض سلامة البطارية بأكملها للخطر.

يؤدي حدوث قصر في دائرة البطارية إلى ارتفاع درجة حرارة الخلية بشكل مفرط، وربما اشتعالها. [ 162 ] الدخان الناتج عن الهروب الحراري في بطارية الليثيوم أيون قابل للاشتعال وسام. [ 163 ] تُختبر البطاريات وفقًا لمعيار UL 9540A لمقاومة الحريق، كما يختبر معيار TS-800 أيضًا انتشار الحريق من حاوية بطارية إلى الحاويات المجاورة. [ 164 ]

في حوالي عام 2010، تم إدخال بطاريات الليثيوم أيون الكبيرة بدلاً من أنواع البطاريات الأخرى لتشغيل الأنظمة في بعض الطائرات؛ اعتبارًا من يناير 2014 شهدت طائرات بوينغ 787، التي دخلت الخدمة عام 2011، أربعة حرائق خطيرة على الأقل في بطاريات الليثيوم أيون، أو ما يُعرف بالدخان، لم تتسبب في حوادث تحطم، ولكنها كانت تنطوي على احتمالية حدوث ذلك. [ 165 ] [ 166 ] تحطمت رحلة الخطوط الجوية يو بي إس رقم 6 في دبي بعد اشتعال حمولتها من البطاريات بشكل تلقائي.

للحد من مخاطر الحرائق، تهدف المشاريع البحثية إلى تطوير إلكتروليتات غير قابلة للاشتعال. [ 167 ]

التلف والتحميل الزائد

إذا تعرضت بطارية الليثيوم أيون للتلف أو السحق أو زيادة الحمل الكهربائي دون وجود حماية من الشحن الزائد، فقد تنشأ مشاكل. يمكن أن يؤدي قصر الدائرة الخارجية إلى انفجار البطارية. [ 168 ] قد تحدث مثل هذه الحوادث عندما لا يتم التخلص من بطاريات الليثيوم أيون عبر القنوات المناسبة، بل تُرمى مع النفايات الأخرى. قد تؤدي طريقة تعامل شركات إعادة التدوير معها إلى تلفها والتسبب في حرائق، والتي بدورها قد تؤدي إلى حرائق واسعة النطاق. سُجلت 12 حريقًا من هذا القبيل في مرافق إعادة التدوير السويسرية عام 2023. [ 169 ]

في حال ارتفاع درجة حرارة بطاريات الليثيوم أيون أو شحنها بشكل زائد، فقد تتعرض للانهيار الحراري وانفجار الخلايا. [ 170 ] [ 171 ] خلال الانهيار الحراري، قد تؤدي عمليات التدهور والأكسدة الداخلية إلى ارتفاع درجة حرارة الخلايا فوق 500  درجة مئوية، مما قد يتسبب في اشتعال مواد قابلة للاشتعال ثانوية، فضلاً عن التسبب في تسرب أو انفجار أو حريق في الحالات القصوى. [ 172 ] وللحد من هذه المخاطر، تحتوي العديد من خلايا الليثيوم أيون (وحزم البطاريات) على دوائر أمان تفصل البطارية عندما يكون جهدها خارج النطاق الآمن الذي يتراوح بين 3 و4.2  فولت لكل خلية، [ 173 ] [ 80 ] أو عند الشحن الزائد أو التفريغ الزائد. وتكون حزم بطاريات الليثيوم، سواءً كانت مصنعة من قبل المورد أو المستخدم النهائي، عرضة لهذه المشكلات في حال عدم وجود دوائر فعالة لإدارة البطارية. كما قد تتسبب دوائر إدارة البطارية المصممة أو المنفذة بشكل سيئ في حدوث مشكلات؛ ومن الصعب التأكد من أن أي دائرة معينة لإدارة البطارية قد تم تنفيذها بشكل صحيح.

حدود الجهد

تتأثر خلايا الليثيوم أيون سلبًا بنطاقات الجهد الخارجة عن النطاقات الآمنة بين 2.5 و3.65/4.1/4.2 أو 4.35  فولت (بحسب مكونات الخلية). يؤدي تجاوز هذا النطاق إلى تلف مبكر ومخاطر تتعلق بالسلامة نتيجةً للمكونات التفاعلية في الخلايا. [ 174 ] عند تخزينها لفترات طويلة، قد يؤدي سحب التيار المنخفض لدائرة الحماية إلى استنزاف البطارية إلى ما دون جهد الإيقاف؛ وفي هذه الحالة، قد تصبح الشواحن العادية عديمة الفائدة لأن نظام إدارة البطارية (BMS) قد يحتفظ بسجل لهذا "العطل" في البطارية (أو الشاحن). [ 175 ] لا يمكن شحن العديد من أنواع خلايا الليثيوم أيون بأمان عند درجات حرارة أقل من 0  درجة مئوية، [ 176 ] لأن ذلك قد يؤدي إلى ترسب الليثيوم على مصعد الخلية، مما قد يسبب مضاعفات مثل مسارات قصر الدائرة الداخلية. [ 177 ]

هناك حاجة إلى ميزات أمان أخرى في كل خلية: [ 173 ]

  • إيقاف تشغيل الفاصل (بسبب ارتفاع درجة الحرارة)
  • لسان قابل للتمزيق (لتخفيف الضغط الداخلي)
  • صمام تهوية (لتخفيف الضغط في حالة انبعاث الغازات بشكل حاد)
  • انقطاع حراري (تيار زائد/شحن زائد/تعرض بيئي)

تُعدّ هذه الميزات ضرورية لأن القطب السالب يُنتج حرارة أثناء الاستخدام، بينما قد يُنتج القطب الموجب الأكسجين. مع ذلك، تشغل هذه الأجهزة الإضافية حيزًا داخل الخلايا، وتُضيف نقاط ضعف، وقد تُعطّل الخلية بشكل لا رجعة فيه عند تشغيلها. علاوة على ذلك، تزيد هذه الميزات من التكاليف مقارنةً ببطاريات هيدريد النيكل المعدني ، التي لا تتطلب سوى جهاز إعادة تركيب الهيدروجين/الأكسجين وصمام ضغط احتياطي. [ 80 ] يمكن للملوثات داخل الخلايا أن تُعطّل أجهزة الأمان هذه. كما لا يُمكن تطبيق هذه الميزات على جميع أنواع الخلايا، على سبيل المثال، لا يُمكن تزويد الخلايا المنشورية عالية التيار بفتحة تهوية أو قاطع حراري. يجب ألا تُنتج الخلايا عالية التيار حرارة أو أكسجينًا زائدًا، تجنبًا لحدوث عطل، قد يكون عنيفًا. بدلًا من ذلك، يجب تزويدها بصمامات حرارية داخلية تعمل قبل أن يصل المصعد والمهبط إلى حدودهما الحرارية. [ 178 ]

يؤدي استبدال مادة القطب الموجب المصنوعة من أكسيد الليثيوم والكوبالت بمادة فوسفات الليثيوم المعدني، مثل فوسفات حديد الليثيوم (LFP)، إلى تحسين عدد دورات الشحن والتفريغ، وعمر التخزين، والسلامة، ولكنه يقلل من السعة. وحتى عام 2006، كانت بطاريات الليثيوم أيون الأكثر أمانًا تُستخدم بشكل رئيسي في السيارات الكهربائية وغيرها من تطبيقات البطاريات ذات السعة الكبيرة، حيث تُعد السلامة أمرًا بالغ الأهمية. [ 179 ] وفي عام 2016، تم اختيار نظام تخزين طاقة قائم على فوسفات حديد الليثيوم (LFP) ليتم تركيبه في نزل بايون على جبل اليشم (يوشان) (أعلى نزل في تايوان ). وحتى يونيو 2024، كان النظام لا يزال يعمل بأمان. [ 180 ]

عمليات الاستدعاء

في عام 2006، تم سحب ما يقارب 10 ملايين بطارية من إنتاج شركة سوني، المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة، بما في ذلك تلك المستخدمة في أجهزة من شركات ديل ، وسوني ، وآبل ، ولينوفو ، وباناسونيك ، وتوشيبا ، وهيتاشي ، وفوجيتسو ، وشارب . وقد تبين أن هذه البطاريات عرضة للتلوث الداخلي بجزيئات معدنية أثناء التصنيع. وفي بعض الحالات، قد تخترق هذه الجزيئات الفاصل، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي خطير. [ 181 ]

بطارية أكسيد الليثيوم والكوبالت في طائرة بوينغ 787 التابعة لشركة الخطوط الجوية اليابانية والتي اشتعلت فيها النيران عام 2013
فئة النقل 9A: بطاريات الليثيوم

تشير تقديرات الاتحاد الدولي للنقل الجوي ( IATA) إلى أن أكثر من مليار خلية من بطاريات الليثيوم المعدنية وبطاريات أيونات الليثيوم تُنقل جوًا سنويًا. [ 182 ] وقد يُحظر نقل بعض أنواع بطاريات الليثيوم على متن الطائرات نظرًا لخطر نشوب حريق. [ 183 ] ​​[ 184 ] كما تُقيّد بعض إدارات البريد الشحن الجوي (بما في ذلك خدمة البريد السريع EMS ) لبطاريات الليثيوم وبطاريات أيونات الليثيوم، سواءً بشكل منفصل أو مُركّبة في المعدات.

إلكتروليت غير قابل للاشتعال

في عام 2023، استخدمت معظم بطاريات الليثيوم أيون التجارية مذيبات ألكيل كربونات لضمان تكوين طبقة إلكتروليت صلبة على القطب السالب. ونظرًا لأن هذه المذيبات قابلة للاشتعال بسهولة، فقد أُجريت أبحاث مكثفة لاستبدالها بمذيبات غير قابلة للاشتعال أو إضافة مواد مثبطة للحريق . ويُعد أنيون سداسي فلوروفوسفات مصدر خطر آخر ، وهو ضروري لتخميل جامع التيار السالب المصنوع من الألومنيوم . يتفاعل سداسي فلوروفوسفات مع الماء مُطلقًا فلوريد الهيدروجين المتطاير والسام .

تم استكشاف العديد من الاستراتيجيات لتطوير إلكتروليتات بطاريات الليثيوم أيون غير قابلة للاشتعال. [ 185 ] يعتمد أحد هذه الأساليب على استخدام مذيبات (مُساعدة) مُفلورة، مثل ميثيل-(2،2،2-ثلاثي فلورو إيثيل) كربونات (FEMC) أو ميثيل-3،3،3-ثلاثي فلورو بروبيونات (MTFP). بينما يعتمد أسلوب آخر على استخدام أنيونات مُفلورة، مثل ثنائي (ثلاثي فلورو ميثان سلفونيل) إيميد الليثيوم أو ثنائي فلورو (أوكسالاتو) بورات الليثيوم بتراكيز عالية.

الموردين

اعتبارًا من عام 2021، كان ما يقرب من 90% من استخراج الليثيوم الخام يأتي من ثلاث دول: أستراليا (53%)، وتشيلي (24%)، والصين (10%)، مع كون معظم الإنتاج يأتي من الصين (56%)، وتشيلي (32%)، والأرجنتين (11%). [ 186 ]

الأثر البيئي

التوزيع الجغرافي لسلسلة توريد البطاريات العالمية في عام 2024 [ 187 ] : 58

يشكل استخراج الليثيوم والنيكل والكوبالت ، وتصنيع المذيبات، والمنتجات الثانوية للتعدين ، مخاطر بيئية وصحية جسيمة. [ 188 ] [ 189 ] [ 190 ] قد يكون استخراج الليثيوم قاتلاً للحياة المائية بسبب تلوث المياه. [ 191 ] ومن المعروف أنه يسبب تلوث المياه السطحية، وتلوث مياه الشرب، ومشاكل في الجهاز التنفسي، وتدهور النظم البيئية، وتلف المناظر الطبيعية. [ 188 ] كما يؤدي إلى استهلاك غير مستدام للمياه في المناطق القاحلة (1.9 مليون لتر لكل طن من الليثيوم). [ 188 ] ويُشكل توليد كميات هائلة من المنتجات الثانوية لاستخراج الليثيوم مشاكل لم تُحل بعد، مثل الكميات الكبيرة من نفايات المغنيسيوم والجير. [ 192 ]

يتم استخراج الليثيوم في أمريكا الشمالية والجنوبية وآسيا وجنوب إفريقيا وأستراليا والصين. [ 193 ]

يُستخرج الكوبالت المستخدم في بطاريات الليثيوم أيون بشكل رئيسي من الكونغو (انظر أيضًا صناعة التعدين في جمهورية الكونغو الديمقراطية ). وقد أدى استخراج الكوبالت من المناجم المكشوفة إلى إزالة الغابات وتدمير الموائل في جمهورية الكونغو الديمقراطية. [ 194 ]

أدى استخراج النيكل من المناجم المكشوفة إلى تدهور البيئة وتلوثها في دول نامية مثل الفلبين وإندونيسيا . [ 195 ] [ 196 ] وفي عام 2024، كان استخراج النيكل ومعالجته من الأسباب الرئيسية لإزالة الغابات في إندونيسيا . [ 197 ] [ 198 ]

يستهلك تصنيع كيلوغرام واحد من بطاريات الليثيوم أيون حوالي 67 ميغا جول (MJ) من الطاقة. [ 199 ] [ 200 ] يعتمد تأثير تصنيع بطاريات الليثيوم أيون على الاحتباس الحراري بشكل كبير على مصدر الطاقة المستخدم في عمليات التعدين والتصنيع، ويصعب تقديره بدقة، إلا أن إحدى الدراسات التي أُجريت عام 2019 قدّرت هذا التأثير بـ 73  كيلوغرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة. [ 201 ] يمكن لإعادة التدوير الفعّالة أن تُقلل بشكل ملحوظ من البصمة الكربونية للإنتاج. [ 202 ]

النفايات الصلبة وإعادة التدوير

يُساء فهم معدل إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون غالبًا على أنه 5%، وفي الواقع، لا توجد دراسات كافية لتحديد الرقم الدقيق. [ 203 ] يُقدّر الاتحاد الأوروبي أن 49% من البطاريات المحمولة المباعة جُمعت لإعادة التدوير في عام 2023، بينما تُقدّر المملكة المتحدة النسبة بـ 45% بحلول عام 2026. [ 204 ] [ 205 ] يُلزم تشريع الاتحاد الأوروبي الجديد باستعادة 70% من مواد بطاريات الليثيوم أيون المُجمّعة من خلال إعادة التدوير بحلول عام 2031، ويجب أن يشمل ذلك معدلات استعادة بنسبة 80% لليثيوم و95% للكوبالت والنيكل والمنغنيز؛ ومع ذلك، لم يدخل أي ليثيوم مُعاد تدويره إلى الاتحاد الأوروبي حتى عام 2023. [ 206 ] [ 186 ] تهدف هذه التدابير إلى دعم جهود الاستدامة وتخفيف الضغط على استخراج المواد الخام، حيث من المتوقع أن يزداد الطلب على الليثيوم والكوبالت ثمانية أضعاف بحلول عام 2040، متجاوزًا بكثير قدرات الإنتاج الحالية. [ 207 ] تركز معظم الأبحاث على استعادة المواد الفعالة، وخاصة الليثيوم الذي يُعد مادة خام أساسية ؛ ومع ذلك، من خلال تقنيات إعادة التدوير المتقدمة واعتبارات التصميم الأكثر استدامة، يمكن أيضًا إعادة تدوير الإلكتروليتات والمواد الرابطة والفواصل. [ 208 ]

إعادة التدوير عملية متعددة المراحل، تبدأ بتخزين البطاريات قبل التخلص منها، ثم فحصها يدويًا، وتفكيكها، وأخيرًا فصل مكوناتها كيميائيًا. يُفضّل إعادة استخدام البطارية على إعادة تدويرها بالكامل نظرًا لانخفاض الطاقة المُستخدَمة في هذه العملية. ولأن هذه البطاريات أكثر تفاعلية من نفايات المركبات التقليدية كإطارات السيارات، فإن تخزين البطاريات المستعملة ينطوي على مخاطر كبيرة. [ 209 ]

الاستخلاص بالمعالجة الحرارية للمعادن

تستخدم طريقة المعالجة الحرارية للمعادن فرنًا عالي الحرارة لاختزال مكونات أكاسيد المعادن في البطارية إلى سبيكة من الكوبالت والنحاس والحديد والنيكل. تُعد هذه الطريقة الأكثر شيوعًا وانتشارًا تجاريًا لإعادة التدوير، ويمكن دمجها مع بطاريات أخرى مماثلة لزيادة كفاءة الصهر وتحسين الديناميكا الحرارية . تُساعد مُجمِّعات التيار المعدنية في عملية الصهر، مما يسمح بصهر الخلايا أو الوحدات بأكملها دفعة واحدة. [ 210 ] ينتج عن هذه الطريقة سبيكة معدنية وخبث وغاز. عند درجات الحرارة العالية، تحترق البوليمرات المستخدمة في ربط خلايا البطارية، ويمكن فصل السبيكة المعدنية إلى مكوناتها المنفصلة من خلال عملية المعالجة المائية للمعادن. يمكن تكرير الخبث بشكل أكبر أو استخدامه في صناعة الإسمنت . تُعد هذه العملية آمنة نسبيًا، ويقلل التفاعل الطارد للحرارة الناتج عن احتراق البوليمر من الطاقة المُدخلة المطلوبة. مع ذلك، ستُفقد المواد البلاستيكية والإلكتروليتات وأملاح الليثيوم خلال هذه العملية. [ 211 ]

استصلاح المعادن بالمعالجة المائية

تعتمد هذه الطريقة على استخدام المحاليل المائية لإزالة المعادن المطلوبة من المهبط. يُعد حمض الكبريتيك أكثر المواد الكيميائية استخدامًا في هذه العملية . [ 212 ] تشمل العوامل المؤثرة على معدل الاستخلاص تركيز الحمض، والمدة الزمنية، ودرجة الحرارة، ونسبة المادة الصلبة إلى السائلة، والعامل المختزل . [ 213 ] وقد ثبت تجريبيًا أن بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂ ) يعمل كعامل مختزل لتسريع معدل الاستخلاص من خلال التفاعل. [ 214 ]

2 LiCoO₂ ( صلب ) + 3 H₂SO₄ + H₂O₂ → 2 CoSO₄ ( مائي ) + Li₂SO₄ + 4 H₂O + O₂

بعد ترشيح المعادن، يمكن استخلاصها من خلال تفاعلات الترسيب التي يتم التحكم بها عن طريق تغيير مستوى الرقم الهيدروجيني للمحلول. ويمكن بعد ذلك استعادة الكوبالت، وهو أغلى المعادن، على شكل كبريتات أو أكسالات أو هيدروكسيد أو كربونات. وفي الآونة الأخيرة، تُجرى تجارب على طرق إعادة التدوير لإعادة إنتاج الكاثود مباشرةً من المعادن المُرشّحة. في هذه العمليات، تُقاس تركيزات المعادن المُرشّحة المختلفة مسبقًا لتتوافق مع الكاثود المستهدف، ثم يتم تصنيع الكاثودات مباشرةً. [ 215 ]

مع ذلك، تكمن المشكلتان الرئيسيتان في هذه الطريقة في الكمية الكبيرة من المذيبات المطلوبة والتكلفة العالية للمعادلة. ورغم سهولة تمزيق البطارية، إلا أن خلط الكاثود والأنود في البداية يُعقّد العملية، لذا يلزم فصلهما أيضًا. لسوء الحظ، يجعل التصميم الحالي للبطاريات العملية بالغة التعقيد، ويصعب فصل المعادن في نظام بطارية ذي دائرة مغلقة. وقد يحدث التمزيق والإذابة في مواقع مختلفة. [ 216 ]

إعادة التدوير المباشر

إعادة التدوير المباشر هي إزالة المهبط أو المصعد من القطب، ثم إعادة تأهيلهما واستخدامهما في بطارية جديدة. يمكن إضافة أكاسيد معدنية مختلطة إلى القطب الجديد مع تغيير طفيف جدًا في الشكل البلوري. تتضمن العملية عمومًا إضافة الليثيوم لتعويض فقدانه في المهبط نتيجة التدهور الناتج عن دورات الشحن والتفريغ. تُستخرج شرائح المهبط من البطاريات المفككة، ثم تُنقع في NMP ، وتُعرَّض للموجات فوق الصوتية لإزالة الرواسب الزائدة. تُعالج حراريًا مائيًا بمحلول يحتوي على LiOH/ Li₂SO₄ قبل التلدين . [ 217 ]

تُعدّ هذه الطريقة فعّالة للغاية من حيث التكلفة للبطاريات غير القائمة على الكوبالت، إذ لا تُمثّل المواد الخام الجزء الأكبر من التكلفة. وتُجنّب إعادة التدوير المباشر خطوات التنقية المُستهلكة للوقت والمُكلفة، وهو أمرٌ مثاليٌّ للكاثودات منخفضة التكلفة مثل LiMn₂O₄ و LiFePO₄ . بالنسبة لهذه الكاثودات الأرخص، يرتبط مُعظم التكلفة والطاقة المُستَهلَكة والبصمة الكربونية بعملية التصنيع وليس بالمواد الخام. [ 218 ] وقد أثبتت التجارب أن إعادة التدوير المباشر يُمكن أن تُعيد إنتاج خصائص مُشابهة للجرافيت النقي.

تكمن عيوب هذه الطريقة في حالة البطارية المستهلكة. ففي حالة البطارية السليمة نسبيًا، يمكن لإعادة التدوير المباشر استعادة خصائصها بتكلفة زهيدة. أما بالنسبة للبطاريات ذات مستوى الشحن المنخفض، فقد لا يكون إعادة التدوير المباشر مجديًا اقتصاديًا. كما يجب أن تتناسب العملية مع تركيبة الكاثود المحددة، وبالتالي يجب تهيئتها لنوع واحد من البطاريات في كل مرة. [ 219 ] وأخيرًا، في ظل التطور السريع لتكنولوجيا البطاريات، قد لا يكون تصميم البطارية الحالي مناسبًا بعد عقد من الزمن، مما يجعل إعادة التدوير المباشر غير فعالة.

فصل المواد الفيزيائية

يتم استخلاص المواد الفيزيائية عن طريق التكسير الميكانيكي واستغلال الخصائص الفيزيائية للمكونات المختلفة، مثل حجم الجسيمات والكثافة والمغناطيسية الحديدية وكراهية الماء. ويمكن استخلاص أغلفة النحاس والألومنيوم والصلب عن طريق الفرز. أما المواد المتبقية، والتي تُسمى "الكتلة السوداء"، والمكونة من النيكل والكوبالت والليثيوم والمنغنيز، فتحتاج إلى معالجة ثانوية لاستخلاصها. [ 220 ]

استصلاح المعادن البيولوجية

في عملية استخلاص المعادن بيولوجيًا أو الترشيح الحيوي، تُستخدم الكائنات الدقيقة لهضم أكاسيد المعادن بشكل انتقائي. بعد ذلك، يمكن لشركات إعادة التدوير اختزال هذه الأكاسيد لإنتاج جزيئات نانوية معدنية. على الرغم من نجاح استخدام الترشيح الحيوي في صناعة التعدين، إلا أن هذه العملية لا تزال في بداياتها في صناعة إعادة التدوير، وهناك فرص كبيرة لمزيد من البحث والتطوير. [ 220 ]

إعادة تدوير الإلكتروليت

تتألف عملية إعادة تدوير الإلكتروليت من مرحلتين. في المرحلة الأولى، يتم استخلاص الإلكتروليت من بطارية الليثيوم أيون المستهلكة. ويمكن تحقيق ذلك من خلال عمليات ميكانيكية، أو التقطير ، أو التجميد، أو الاستخلاص بالمذيبات ، أو الاستخلاص باستخدام الموائع فوق الحرجة . ونظرًا لتقلب الإلكتروليت وقابليته للاشتعال وحساسيته، فإن عملية استخلاصه تُشكل صعوبة أكبر من عملية استخلاص المكونات الأخرى لبطارية الليثيوم أيون. أما المرحلة الثانية، فتتمثل في فصل الإلكتروليت وتجديده. يتضمن الفصل عزل مكونات الإلكتروليت الفردية، ويُستخدم هذا الأسلوب غالبًا لاستخلاص أملاح الليثيوم مباشرةً من المذيبات العضوية. في المقابل، يهدف تجديد الإلكتروليت إلى الحفاظ على تركيبه عن طريق إزالة الشوائب، وهو ما يمكن تحقيقه من خلال طرق الترشيح. [ 221 ] [ 222 ]

تُوفّر إعادة تدوير الإلكتروليتات، التي تُشكّل ما بين 10 و15% من وزن بطارية الليثيوم أيون، فوائد اقتصادية وبيئية. تشمل هذه الفوائد استعادة أملاح الليثيوم القيّمة ومنع انبعاث المركبات الخطرة، مثل المركبات العضوية المتطايرة والمواد المسرطنة، في البيئة.

مقارنةً بإعادة تدوير الأقطاب الكهربائية، يُولى اهتمام أقل لإعادة تدوير إلكتروليت بطاريات الليثيوم أيون نظرًا لانخفاض جدواه الاقتصادية وكثرة التحديات التي تواجه عملية إعادة التدوير. تشمل هذه التحديات صعوبة إعادة تدوير تركيبات الإلكتروليت المختلفة، [ 223 ] وإزالة النواتج الجانبية المتراكمة من تحلل الإلكتروليت أثناء التشغيل، [ 224 ] وإزالة الإلكتروليت الممتص على الأقطاب الكهربائية. [ 225 ] نتيجةً لهذه التحديات، تتخلى طرق المعالجة الحرارية الحالية لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون عن استعادة الإلكتروليت، مما يؤدي إلى انبعاث غازات خطرة عند التسخين. ومع ذلك، ونظرًا لاستهلاك الطاقة العالي والأثر البيئي السلبي، تتجه طرق إعادة التدوير المستقبلية نحو الابتعاد عن هذا النهج. [ 226 ]

تأثير حقوق الإنسان

قد يشكل استخراج المواد الخام لبطاريات الليثيوم أيون مخاطر على السكان المحليين، وخاصة السكان الأصليين الذين يعيشون على الأراضي. [ 227 ]

يُستخرج الكوبالت من جمهورية الكونغو الديمقراطية غالبًا بواسطة عمال يستخدمون أدوات يدوية مع قلة إجراءات السلامة، مما يؤدي إلى إصابات ووفيات متكررة. [ 228 ] وقد عرّض التلوث الناتج عن هذه المناجم السكان لمواد كيميائية سامة يعتقد مسؤولو الصحة أنها تسبب تشوهات خلقية وصعوبات في التنفس. [ 229 ] وقد زعم نشطاء حقوق الإنسان، وأكدت تقارير صحفية استقصائية ، [ 230 ] [ 231 ] استخدام عمالة الأطفال في هذه المناجم. [ 232 ]

أشارت دراسة للعلاقات بين شركات استخراج الليثيوم والشعوب الأصلية في الأرجنتين إلى أن الدولة ربما لم تحمِ حق الشعوب الأصلية في الموافقة الحرة والمسبقة والمستنيرة ، وأن شركات الاستخراج تسيطر عمومًا على وصول المجتمعات المحلية إلى المعلومات وتحدد شروط مناقشة المشاريع وتقاسم المنافع. [ 233 ]

قوبل مشروع تطوير منجم ثاكر باس لليثيوم في ولاية نيفادا الأمريكية باحتجاجات ودعاوى قضائية من عدة قبائل أصلية، زعمت أنها لم تحصل على موافقة حرة مسبقة ومستنيرة، وأن المشروع يهدد مواقعها الثقافية والمقدسة. [ 234 ] كما دفعت الروابط بين استخراج الموارد وحالات اختفاء وقتل النساء الأصليات المجتمعات المحلية إلى التعبير عن مخاوفها من أن يُعرّض المشروع النساء الأصليات لمخاطر. [ 235 ] ويحتل المحتجون موقع المنجم المقترح منذ يناير/كانون الثاني 2021. [ 236 ] [ 237 ]

بحث

يعمل الباحثون بنشاط على تحسين كثافة الطاقة، والسلامة، ومتانة دورة الشحن (عمر البطارية)، ووقت إعادة الشحن، والتكلفة، والمرونة، وغيرها من الخصائص، بالإضافة إلى أساليب البحث واستخدامات هذه البطاريات. [ 238 ] تُجرى الأبحاث على بطاريات الحالة الصلبة باعتبارها طفرة نوعية في تخطي العقبات التكنولوجية. حاليًا، يُتوقع أن تكون بطاريات الحالة الصلبة الجيل القادم من البطاريات الواعدة، وتعمل شركات عديدة على نشرها على نطاق واسع.

تشمل مجالات البحث في بطاريات الليثيوم أيون إطالة عمرها، وزيادة كثافة طاقتها، وتحسين سلامتها، وخفض تكلفتها، وزيادة سرعة شحنها، [ 239 ] [ 240 ] وغيرها. وقد أُجريت أبحاث في مجال الإلكتروليتات غير القابلة للاشتعال كسبيل لزيادة السلامة، وذلك استنادًا إلى قابلية اشتعال وتقلب المذيبات العضوية المستخدمة في الإلكتروليتات التقليدية. وتشمل الاستراتيجيات بطاريات الليثيوم أيون المائية ، والإلكتروليتات الصلبة الخزفية، والإلكتروليتات البوليمرية، والسوائل الأيونية، والأنظمة المفلورة بكثافة. [ 241 ] [ 242 ] [ 243 ] [ 244 ]

إحدى طرق تحسين البطاريات هي دمج مواد الكاثود المختلفة. يتيح هذا للباحثين تحسين خصائص المادة مع الحد من سلبياتها. ومن بين الاحتمالات المتاحة تغليف أكسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز بفوسفات الليثيوم والحديد من خلال المزج الصوتي الرنيني. تتميز المادة الناتجة بزيادة الأداء الكهروكيميائي وتحسين الاحتفاظ بالسعة. [ 245 ] وقد أُجريت دراسات مماثلة على فوسفات الحديد (III). [ 246 ] ونظرًا لأنه من المسلّم به الآن أن الأنيونات في الكاثودات، بالإضافة إلى المعادن الانتقالية، تشارك في نشاط الأكسدة والاختزال الضروري لإدخال الليثيوم وإزالته، فإن تصميم مواد الكاثود ذات الكاتيونات المعدنية الانتقالية المتنوعة يأخذ في الاعتبار بشكل متزايد تفاعلات الأكسدة والاختزال للأكسجين في كاثودات بطاريات الليثيوم أيون، وكيف يمكن لهذه التفاعلات أن تعزز السعة بما يتجاوز قيود المعادن الانتقالية، حيث تساعد الدراسات الحاسوبية باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية على تحسين المواد مع تقليل التدهور الهيكلي. وقد أدت التطورات في فهم الأكسدة والاختزال الأنيونية إلى استراتيجيات تثبيت مثل فلورة السطح، مما يحسن استقرار الدورة وسلامتها. [ 247 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. "خلية أسطوانية من نوع NCM 18650 20P" . شركة EVE Energy . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2026 .
  2. "بطارية عالية السعة" (ملف PDF) . شركة فار إيست باتري. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 16 يناير 2026. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2026 .
  3. 1 2 "مجموعة منتجات خلايا أيونات الليثيوم ذات الأنود السيليكوني" (ملف PDF) . أمبريوس. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 18 سبتمبر 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2026 .
  4. "NCR18650B" (ملف PDF) . باناسونيك. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 17 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أكتوبر 2016 .
  5. "NCR18650GA" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 8 مارس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يوليو 2017 .
  6. ^腾讯网 (25 أكتوبر 2023). "18650 容量天花板، 远东 FEB 18650-4000mAh 电芯评测_腾讯新闻" . news.qq.com (باللغة الصينية (الصين)) . تم الاسترجاع في 21 فبراير 2026 .
  7. ١ ٢ "القدرة النوعية مقابل الطاقة النوعية لبطاريات الليثيوم أيون، مع التمييز بين التركيب الكيميائي للخلايا" . مؤرشف من الأصل في ٧ سبتمبر ٢٠٢٥. تم الاطلاع عليه في ٣ نوفمبر ٢٠٢٤ .
  8. فالوين، لارس أولي؛ شوزميث، مارك آي. (1-2 نوفمبر 2007). تأثير دورات تشغيل المركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن والمركبات الكهربائية الهجينة على أداء البطارية وحزمة البطاريات (ملف PDF) . وقائع مؤتمر المركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن على الطرق السريعة. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 26 مارس 2009.
  9. "انخفاض أسعار بطاريات الليثيوم أيون إلى 108 دولارات لكل كيلوواط ساعة، على الرغم من ارتفاع أسعار المعادن: بلومبيرغ إن إي إف" . بلومبيرغ لتمويل الطاقة الجديدة. 9 ديسمبر 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2026 .
  10. 1 2 ريدوندو-إغليسياس، إدواردو؛ فينيت، باسكال؛ بيليسير، سيرج (2016). "قياس فقدان السعة القابل للعكس وغير القابل للعكس في بطاريات الليثيوم أيون" . مؤتمر IEEE لقوة ودفع المركبات لعام 2016 (VPPC) . ص 7. doi : 10.1109/VPPC.2016.7791723 . ISBN  978-1-5090-3528-1أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 28 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أكتوبر 2017 .
  11. "أنواع البطاريات وخصائصها للمركبات الكهربائية الهجينة" . ThermoAnalytics . 2007. مؤرشف من الأصل في 20 مايو 2015. تم الاطلاع عليه في 11 يونيو 2010 .
  12. "الأنواع الستة الرئيسية لبطاريات الليثيوم أيون: مقارنة مرئية" . ١٨ أبريل ٢٠٢٣. مؤرشف من الأصل في ٥ مايو ٢٠٢٦. تم الاطلاع عليه في ٤ مايو ٢٠٢٦. عادةً، يكون التركيب المعدني للكاثود هو ما يتغير، مما يُحدث الفرق بين تركيبات البطاريات الكيميائية .
  13. تشاغاس، لوسيانا غوميز؛ جيونغ، سانغسيك؛ هاسا، إيفانا؛ باسيريني، ستيفانو (26 يونيو 2019). "إلكتروليتات سائلة أيونية لبطاريات أيونات الصوديوم: ضبط الخصائص لتحسين الأداء الكهروكيميائي لمهبط أكسيد المنغنيز الطبقي". مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 11 (25): 22278-22289 . Bibcode : 2019AAMI...1122278C . doi : 10.1021/acsami.9b03813 . PMID: 31144802 . 
  14. مايش، ماريا (20 ديسمبر 2024). "الطلب السنوي على بطاريات الليثيوم أيون يتجاوز 1 تيراواط/ساعة لأول مرة" . تخزين الطاقة .
  15. راينر، تريستان (2 يناير 2025). "طفرة البطاريات في عام 2024 كأحد الاتجاهات الخمسة في مجال الطاقة المتجددة" . تخزين الطاقة . مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2025. تم الاطلاع عليه في 4 يناير 2025 .
  16. زوبي، غسان؛ دوفو-لوبيز، رودولفو؛ كارفاليو، مونيكا؛ باساوغلو، غوزاي (2018). "بطارية الليثيوم أيون: الوضع الراهن والآفاق المستقبلية". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 89 : 292-308 . Bibcode : 2018RSERv..89..292Z . doi : 10.1016/j.rser.2018.03.002 .
  17. تراكيمافيشيوس، لوكاس (15 أكتوبر 2025). "مطلوب: المزيد من البطاريات للدفاع" . معهد أبحاث الدفاع الروسي (RUSI ).
  18. "دليل سريع لأحجام واستخدامات بطاريات الليثيوم أيون في عام 2025" . EBLOfficial . مؤرشف من الأصل في 18 سبتمبر 2025. تم الاطلاع عليه في 22 مارس 2026 .
  19. "فهم أنواع البطاريات ومكوناتها ودور اختبار مواد البطاريات في تطويرها وتصنيعها" . العلوم التطبيقية من شبكات التكنولوجيا . مؤرشف من الأصل في 8 مارس 2026. تم الاطلاع عليه في 22 مارس 2026 .
  20. «تكريم أستاذ من جامعة بينغهامتون لأبحاثه في مجال الطاقة» . مؤسسة الأبحاث التابعة لجامعة ولاية نيويورك . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30 أكتوبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أكتوبر 2019 .
  21. «جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019» . جائزة نوبل . مؤسسة نوبل . 2019. مؤرشف من الأصل في 21 مايو 2020. تم الاطلاع عليه في 1 يناير 2020 .
  22. "يوشيو نيشي" . الأكاديمية الوطنية للهندسة . مؤرشف من الأصل في 11 أبريل 2019. تم الاطلاع عليه في 12 أكتوبر 2019 .
  23. ^ تشين ، يو تشينغ. كانغ، يوكيونغ؛ تشاو، يون؛ وانغ لي. ليو، جيلي؛ لي، يانشي؛ ليانغ، تشنغ. هو، شيانغمينغ. لي، شينغ؛ تفاجوهي، ناصر؛ لي، باوهوا (2021). "مراجعة مخاوف تتعلق بسلامة بطارية الليثيوم أيون: القضايا والاستراتيجيات ومعايير الاختبار" . مجلة كيمياء الطاقة . 59 : 83– 99. بيب كود : 2021JEnCh..59...83C . دوى : 10.1016/j.jechem.2020.10.017 .
  24. "حماية بطاريات الليثيوم أيون من اللهب باستخدام الملح" . مختبر SLAC الوطني للمسرعات . 7 ديسمبر 2022. مؤرشف من الأصل في 23 يونيو 2025. تم الاطلاع عليه في 28 مايو 2025. يجري تطوير فئة جديدة من الإلكتروليتات القائمة على البوليمرات، والتي لا تشتعل حتى في درجات الحرارة العالية، لتحسين سلامة بطاريات الليثيوم أيون.
  25. غروس، دانيال أ . (7 يناير 2021). "اندفاع الليثيوم الذهبي: نظرة على سباق تزويد السيارات الكهربائية بالطاقة" . بيئة ييل 360. تم الاطلاع عليه في 28 مايو 2025. يُعد استخراج الليثيوم عملية كثيفة الاستهلاك للمياه، ويجري في بعض أكثر الأماكن جفافًا على وجه الأرض، مما يهدد النظم البيئية الهشة وسبل عيش السكان الأصليين.
  26. لاين، مايكل جيه؛ براندون، جيمس؛ كندريك، إيما (ديسمبر 2019). "استراتيجيات تصميم خلايا أيونات الليثيوم عالية القدرة مقابل خلايا أيونات الليثيوم عالية الطاقة" . البطاريات . 5 (4): 64. doi : 10.3390/batteries5040064 . تُصمم خلايا أيونات الليثيوم التجارية حاليًا إما لتحقيق كثافة طاقة عالية أو كثافة قدرة عالية. يوجد توازن دقيق في تصميم الخلية بين متطلبات القدرة والطاقة.
  27. ماوجر، أ.؛ جوليان، س.م. (2017). "مراجعة نقدية لبطاريات الليثيوم أيون: هل هي آمنة؟ مستدامة؟" . أيونيكس . 23 (8): 1933-1947 . doi : 10.1007/s11581-017-2177-8 .
  28. ١ ٢ مارك إليس، ساندي مونرو (٤ يونيو ٢٠٢٠). ساندي مونرو تتحدث عن هيمنة تسلا على تكنولوجيا البطاريات (فيديو). E تعني الكهرباء. يبدأ الحدث من الدقيقة ٣:٥٣ إلى ٥:٥٠. مؤرشف من الأصل في ٧ يوليو ٢٠٢٢. تم الاطلاع عليه في ٢٩ يونيو ٢٠٢٠ - عبر يوتيوب.
  29. ^ بلجيباييفا، أياوليم؛ رحمتوفا، آيم؛ راخاتكيزي، ماكبال؛ كيروفا، ميرويرت؛ موكوشيف، إلياس؛ إيساتاييف، نوربولات؛ كاليمولدينا، جولنور؛ نوربيسوفا، أراليم؛ صن، يانغ كوك؛ باكينوف، زوماباي (فبراير 2023). “بطاريات الليثيوم أيون لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة: العوامل والحلول المحددة”. مجلة مصادر الطاقة . 557 232550. بيب كود : 2023JPS...55732550B . دوى : 10.1016/j.jpowsour.2022.232550 .
  30. ثاكيري، مايكل؛ كانغ، صن-هو؛ جونسون، كريستوفر؛ فوغي، جون؛ بينيديك، روي؛ هاكني، ستيفن (2007). "أقطاب LiMO2 (M = Mn, Ni, Co) المستقرة بواسطة Li2MnO3 لبطاريات أيونات الليثيوم". مجلة كيمياء المواد . 17 (30): 3112. Bibcode : 2007JMCh...17.3112T . doi : 10.1039/B702425H .
  31. تشانغ، رونسن؛ فوجيموري، شينيتشيرو (19 فبراير 2020). "دور كهربة النقل في سيناريوهات التخفيف من آثار تغير المناخ العالمي" . رسائل البحوث البيئية . 15 (3): 034019. Bibcode : 2020ERL....15c4019Z . doi : 10.1088/1748-9326/ab6658 . hdl : 2433/245921 .
  32. لي، وانغدا؛ لي، ستيفن؛ مانثيرام، أروموجام (أغسطس 2020). "NMA عالي النيكل: بديل خالٍ من الكوبالت لأقطاب NMC وNCA في بطاريات أيونات الليثيوم". المواد المتقدمة . 32 (33) 2002718. Bibcode : 2020AdM....3202718L . doi : 10.1002/adma.202002718 . OSTI 1637405. PMID 32627875 .  
  33. 1 2 3 لي، ماثيو؛ لو، جون؛ تشين، تشونغوي؛ أمين، خليل (14 يونيو 2018). "30 عامًا من بطاريات الليثيوم أيون" . المواد المتقدمة . 30 (33) 1800561. Bibcode : 2018AdM....3000561L . doi : 10.1002/adma.201800561 . OSTI 1468617. PMID 29904941 .  
  34. غودشال، ن.أ.؛ رايستريك، إ.د.؛ هيغنز، ر.أ. (1980). "دراسات الديناميكا الحرارية لمواد الكاثود الثلاثية من الليثيوم والمعادن الانتقالية والأكسجين". نشرة أبحاث المواد . 15 (5): 561. doi : 10.1016/0025-5408(80)90135-X .
  35. جودشال، نيد أ . (17 أكتوبر 1979) "الدراسة الكهروكيميائية والديناميكية الحرارية لمواد الكاثود الثلاثية من الليثيوم وأكسيد المعادن الانتقالية لبطاريات الليثيوم: Li2MnO4 الإسبينيل ، LiCoO2 ، وLiFeO2 " ، عرض تقديمي في الاجتماع 156 للجمعية الكهروكيميائية، لوس أنجلوس، كاليفورنيا.
  36. غودشال، نيد أ. (18 مايو 1980) دراسة كهروكيميائية وديناميكية حرارية لمواد الكاثود الثلاثية من الليثيوم والمعادن الانتقالية والأكسجين لبطاريات الليثيوم . أطروحة دكتوراه، جامعة ستانفورد
  37. بيسنارد، جيه أو؛ فريتز، إتش بي (يونيو 1974). "الاختزال الكاثودي للجرافيت في محاليل عضوية من أملاح القلويات وأملاح NR 4+ " . مجلة الكيمياء التحليلية الكهربائية والكيمياء الكهربائية البينية . 53 (2): 329-333 . doi : 10.1016/S0022-0728(74)80146-4 .
  38. لي، ماثيو؛ لو، جون؛ تشين، تشونغوي؛ أمين، خليل (14 يونيو 2018). "30 عامًا من بطاريات الليثيوم أيون" . المواد المتقدمة . 30 (33) 1800561. Bibcode : 2018AdM....3000561L . doi : 10.1002/adma.201800561 . OSTI 1468617. PMID 29904941 .  
  39. الاجتماع الدولي حول بطاريات الليثيوم، روما، 27-29 أبريل 1982، منشورات CLUP، ميلانو، الملخص رقم 23
  40. يزامي، ر.؛ توزين، ب. (1983). "قطب سالب قابل للعكس من الجرافيت والليثيوم للمولدات الكهروكيميائية". مجلة مصادر الطاقة . 9 (3): 365-371 . Bibcode : 1983JPS.....9..365Y . doi : 10.1016/0378-7753(83)87040-2 .
  41. يوشينو، أ.، سانيتشيكا، ك.، وناكاجيما، ت. بطارية ثانوية. براءة اختراع يابانية رقم 1989293 (1985)
  42. يوشينو، أكيرا (11 يونيو 2012). "ميلاد بطارية الليثيوم أيون". Angewandte Chemie International Edition . 51 (24): 5798–5800 . doi : 10.1002/anie.201105006 . PMID 22374647 . 
  43. فونغ، ر.؛ فون ساكن، يو.؛ دان، جيف (1990). "دراسات حول إقحام الليثيوم في الكربون باستخدام الخلايا الكهروكيميائية غير المائية". مجلة الجمعية الكهروكيميائية 137 (7): 2009-2013 . Bibcode : 1990JElS..137.2009F . doi : 10.1149/1.2086855 .
  44. "بطاريات الليثيوم أيون لتطبيقات التنقل وتخزين الطاقة الثابتة" . المفوضية الأوروبية . مؤرشف (PDF) من الأصل في 14 يوليو 2019. انخفض الإنتاج العالمي لبطاريات الليثيوم أيون من حوالي 20 جيجاواط/ساعة (حوالي 6.5 مليار يورو) في عام 2010.
  45. "قد يكون التحول من بطاريات الليثيوم أيون أصعب مما تتصور" . ١٩ أكتوبر ٢٠١٧. مؤرشف من الأصل في ١٩ أكتوبر ٢٠١٧. تم الاطلاع عليه في ٢٠ أكتوبر ٢٠١٧ .
  46. موراي، كاميرون (8 مارس 2022). "أوروبا والولايات المتحدة ستخفضان حصة الصين في سوق إنتاج بطاريات الليثيوم أيون بنحو 10% بحلول عام 2030" . أخبار تخزين الطاقة . مؤرشف من الأصل في 8 مارس 2022. تم الاطلاع عليه في 8 مارس 2022 .
  47. المخطط الوطني لبطاريات الليثيوم (ملف PDF) (تقرير). وزارة الطاقة الأمريكية. أكتوبر 2020. ص 12. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 28 يوليو 2021. تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2021 . 
  48. «جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019» . مؤسسة نوبل. مؤرشف من الأصل في 8 ديسمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 4 يونيو 2023 .
  49. سيلبربرغ، م. (2006). الكيمياء: الطبيعة الجزيئية للمادة والتغير ، الطبعة الرابعة. نيويورك (نيويورك): ماكجرو هيل للتعليم. ص 935، ISBN 0-07-721650-4.
  50. لي، آو؛ يوين، أنتوني تشون ين؛ وانغ، وي؛ دي كاشينيو كورديرو، إيفان ميغيل؛ وانغ، تشنغ؛ تشن، تيموثي بو يوان؛ تشانغ، جين؛ تشان، تشينغ نيان؛ يوه، غوان هنغ (يناير 2021). " مراجعة لفواصل بطاريات الليثيوم أيون لتحسين أداء السلامة وأساليب النمذجة" . مجلة Molecules . 26 (2): 478. doi : 10.3390/molecules26020478 . ISSN 1420-3049 . PMC 7831081. PMID 33477513 .   
  51. 1 2 تشو، بينغتشنغ؛ غاستول، دومينيكا؛ مارشال، جين؛ سومرفيل، روبرتو؛ غودشيب، فانيسا؛ كندريك، إيما (2021). "مراجعة لجامعات التيار لبطاريات الليثيوم أيون" . مجلة مصادر الطاقة . 485 229321. Bibcode : 2021JPS...48529321Z . doi : 10.1016/j.jpowsour.2020.229321 .
  52. شاو، غاوفنغ؛ هاناور، دوريان أ.هـ؛ وانغ، جون؛ كوبر، ديلف؛ لي، شوانغ؛ وانغ، شيفان؛ شين، شياودونغ؛ بخيت، ماجد ف.؛ غورلو، ألكسندر (2020). "سيليكون-أكسيد-كربون مشتق من البوليمر مدمج مع هلام هوائي من الجرافين كقطب موجب عالي الاستقرار لبطارية أيونات الليثيوم". مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 12 (41): 46045-46056 . arXiv : 2104.06759 . Bibcode : 2020AAMI...1246045S . doi : 10.1021/acsami.0c12376 . PMID : 32970402 . 
  53. ثاكيري، إم إم؛ توماس، جيه أو؛ ويتينغهام، إم إس (2011). "علم وتطبيقات الموصلات المختلطة لبطاريات الليثيوم". نشرة جمعية أبحاث المواد . 25 (3): 39-46 . doi : 10.1557/mrs2000.17 . S2CID 98644365 . 
  54. القاضي، ماهر ف.؛ شاو، يوانلونغ؛ كانر، ريتشارد ب. (يوليو 2016). "الجرافين للبطاريات والمكثفات الفائقة وما بعدها". مجلة Nature Reviews Materials . 1 (7): 16033. Bibcode : 2016NatRM...116033E . doi : 10.1038/natrevmats.2016.33 .
  55. صحيفة بيانات سلامة المواد: بطاريات الليثيوم أيون من شركة ناشيونال باور. مؤرشفة بتاريخ 26 يونيو 2011 في أرشيف الإنترنت (ملف PDF). tek.com؛ شركة تيكترونيكس، 7 مايو 2004. تم الاطلاع عليها بتاريخ 11 يونيو 2010.
  56. ميلين، تيم؛ لوندستروم، روبن؛ بيرغ، إريك ج. (2022). "إعادة النظر في لغز كربونات الإيثيلين - كربونات البروبيلين من خلال توصيف أثناء التشغيل". واجهات المواد المتقدمة . 9 (8) 2101258. doi : 10.1002/admi.202101258 .
  57. "ليثيوم سداسي فلوروفوسفات من الدرجة المستخدمة في البطاريات" . ميرك . سيجما-ألدريتش.
  58. شو، كانغ (1 أكتوبر 2004). "الإلكتروليتات السائلة غير المائية للبطاريات القابلة لإعادة الشحن القائمة على الليثيوم". مراجعات كيميائية . 104 (10): 4303-4418 . doi : 10.1021/cr030203g . PMID 15669157 . 
  59. جويس، سي.؛ تراهي، إل.؛ باور، إس.؛ دوغان، إف.؛ فوغي، ج. (2012). "مواد رابطة من النحاس المعدني لأقطاب السيليكون في بطاريات أيونات الليثيوم" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 159 (6): 909-914 . Bibcode : 2012JElS..159A.909J . doi : 10.1149/2.107206jes .
  60. "الأنود مقابل الكاثود: ما الفرق؟" . بيولوجيك. مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2023. تم الاسترجاع في 25 مايو 2023 .
  61. غيومارد، دومينيك؛ تاراسكون، جان ماري (1994). "بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن من نوع الكرسي الهزاز أو الليثيوم أيون". المواد المتقدمة . 6 (5): 408-412 . Bibcode : 1994AdM.....6..408G . doi : 10.1002/adma.19940060516 .
  62. ميغاهد، سيد؛ سكروساتي، برونو (1994). "بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن". مجلة مصادر الطاقة . 51 ( 1-2 ): 79-104 . Bibcode : 1994JPS....51...79M . doi : 10.1016/0378-7753(94)01956-8 .
  63. ^ بيرجفيلد، هـ.ج. كرويجت، WS؛ نوتن، الفلبين (2002). أنظمة إدارة البطارية: التصميم عن طريق النمذجة . سبرينغر . ص 107 – 108، 113. ISBN  978-94-017-0843-2.
  64. دهاميجيا، س (2001). أنظمة بطاريات المركبات الكهربائية . دار نشر نيونس . ص 12. ISBN  978-075-06991-67.
  65. تشوي، إتش سي؛ جونغ، واي إم؛ نودا، آي؛ كيم، إس بي (2003). "دراسة آلية التفاعل الكهروكيميائي لليثيوم مع أكسيد الكوبالت باستخدام مطيافية امتصاص الأشعة السينية ثنائية الأبعاد (2D XAS)، ومطيافية رامان ثنائية الأبعاد، وتحليل الارتباط الطيفي غير المتجانس ثنائي الأبعاد بين XAS ورامان". مجلة الكيمياء الفيزيائية ب . 107 (24): 5806-5811 . Bibcode : 2003JPCB..107.5806C . doi : 10.1021/jp030438w .
  66. أماتوتشي، جي جي (1996). " CoO2 ، العضو النهائي منليx CoO2. المحلول الصلب.مجلة الجمعية الكهروكيميائية.143(3):1114-1123.doi:10.1149/1.1836594.
  67. ليندن، ديفيد وريدي، توماس ب. (محرران) (2002). دليل البطاريات، الطبعة الثالثة . ماكجرو هيل، نيويورك. الفصل 35. ISBN 0-07-135978-8.
  68. تشونغ، إتش سي (2021). "ملامح الشحن والتفريغ لبطاريات LiFePO4 المعاد استخدامها وفقًا لمعيار UL 1974" . البيانات العلمية . 8 (1) 165. Bibcode : 2021NatSD...8..165C . doi : 10.1038/ s41597-021-00954-3 . PMC 8253776. PMID 34215731 .  
  69. وو، شياوغانغ؛ هو، تشين؛ دو، جيويو؛ صن، جينلي (2015). "طريقة الشحن متعددة المراحل CC-CV لبطارية أيون الليثيوم" . مسائل رياضية في الهندسة . 2015 : 1-10 . doi : 10.1155/2015/294793 .
  70. "شحن بطاريات الليثيوم أيون: ليست جميع أنظمة الشحن متساوية" (ملف PDF) . خوارزمية الشحن المفضلة لأنواع بطاريات الليثيوم أيون هي خوارزمية التيار الثابت، أو المتحكم به، والجهد الثابت، والتي يمكن تقسيمها إلى أربع مراحل: الشحن البطيء، والشحن بتيار ثابت، والشحن بجهد ثابت، وإنهاء الشحن.
  71. 1 2 شويبر، بيل (4 أغسطس 2015). "بطاريات الليثيوم: الإيجابيات والسلبيات" . غلوبال سبيك . مؤرشف من الأصل في 16 مارس 2017. تم الاسترجاع في 15 مارس 2017 .
  72. "مراجعة تصميم لشاحن بطارية متطور للمركبات الكهربائية، مشروع تصميم التخرج ECE 445" . 090521 courses.ece.illinois.edu . مؤرشف من الأصل في 4 مايو 2013.
  73. 1 2 "بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن. دليل فني" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 11 أبريل 2009.
  74. سانيو: نظرة عامة على بطاريات الليثيوم أيون . مؤرشف في 3 مارس 2016 في Wayback Machine ، ويذكر معدل التفريغ الذاتي بنسبة 2٪ شهريًا.
  75. سانيو: مواصفات طاقة هاردينغ . مؤرشفة في 27 ديسمبر 2015 في آلة Wayback ، مع ذكر معدل التفريغ الذاتي بنسبة 0.3٪ شهريًا.
  76. زيمرمان، أ.هـ. (2004). "فقدان التفريغ الذاتي في خلايا أيونات الليثيوم". مجلة أنظمة الفضاء والإلكترونيات التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 19 (2): 19-24 . رمز Bibcode : 2004IAESM..19b..19Z . doi : 10.1109/MAES.2004.1269687 .
  77. ^ فيل ويكر (1 نوفمبر 2013). نهج النظم لإدارة بطارية ليثيوم أيون . آرتك هاوس. ص. 214. ردمك  978-1-60807-659-8.
  78. آبي، هـ.؛ موراي، ت.؛ زغيب، ك. (1999). "مصعد ألياف الكربون المُنمّى بالبخار لبطاريات الليثيوم أيون الأسطوانية القابلة لإعادة الشحن". مجلة مصادر الطاقة . 77 (2): 110-115 . Bibcode : 1999JPS....77..110A . doi : 10.1016/S0378-7753(98)00158-X .
  79. فيتر، ماتياس؛ لوكس، ستيفان (2016). "البطاريات القابلة لإعادة الشحن مع إشارة خاصة إلى بطاريات الليثيوم أيون". تخزين الطاقة . الصفحات 205-225 . doi : 10.1016/B978-0-12-803440-8.00011-7 . ISBN  978-0-12-803440-8.
  80. 1 2 3 4 وينتر، مارتن؛ برود، رالف ج. (أكتوبر 2004). "ما هي البطاريات وخلايا الوقود والمكثفات الفائقة؟". مراجعات كيميائية . 104 (10): 4245-4270 . doi : 10.1021/cr020730k . PMID 15669155 . 
  81. لي، سانغ وون؛ لي، كيونغ مين؛ تشوي، يون غيول؛ كانغ، بونغكو (نوفمبر 2018). "تصميم معياري لمعادل الشحن النشط لحزمة بطاريات الليثيوم أيون". معاملات IEEE في الإلكترونيات الصناعية . 65 (11): 8697-8706 . Bibcode : 2018ITIE...65.8697L . doi : 10.1109/TIE.2018.2813997 .
  82. غودوينز، روبرت (17 أغسطس 2006). "داخل علبة بطارية الكمبيوتر المحمول" . زد نت . مؤرشف من الأصل في 24 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه في 6 يونيو 2013 .
  83. أندريا 2010 ، ص 2.
  84. "كيف تُصنّع خلية أيون الليثيوم الكيسية في المختبر؟" . مركز KIT للتعليم الطبي. 6 يونيو 2018. مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه في 1 فبراير 2020. رخصة Creative Commons Attribution .
  85. أندريا 2010 ، ص 234.
  86. "لفافة الخلية المنشورية" . جامعة ميشيغان . 25 يونيو 2015. مؤرشف من الأصل في 17 مايو 2020. تم الاطلاع عليه في 1 فبراير 2020 .
  87. وانغ، ي.؛ هي، ب.؛ تشو، هـ. (2012). "بطاريات تدفق الليثيوم المؤكسد-المختزل القائمة على الإلكتروليتات الهجينة: على مفترق طرق بين بطاريات أيون الليثيوم وبطاريات تدفق المؤكسد-المختزل". مواد الطاقة المتقدمة . 2 (7): 770-779 . Bibcode : 2012AdEnM...2..770W . doi : 10.1002/aenm.201200100 .
  88. تشي، تشاوكسيانغ؛ كونيغ، غاري م. (15 أغسطس 2016). "زوج أكسدة-اختزال صلب خالٍ من الكربون لأيونات الليثيوم ذو لزوجة منخفضة لبطاريات تدفق الأكسدة-الاختزال" . مجلة مصادر الطاقة . 323 : 97-106 . Bibcode : 2016JPS...323...97Q . doi : 10.1016/j.jpowsour.2016.05.033 .
  89. باناسونيك تكشف النقاب عن "أصغر" بطارية ليثيوم أيون على شكل دبوس. مؤرشف في 6 سبتمبر 2015 في Wayback Machine ، Telecompaper، 6 أكتوبر 2014
  90. إيرول، سليم (5 يناير 2015). تحليل ونمذجة مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية لبطاريات أكسيد الليثيوم كوبالت/الكربون (أطروحة دكتوراه) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 سبتمبر 2018 .
  91. "بطارية زر ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن: الرقم التسلسلي LIR2032" (ملف PDF) . شركة AA Portable Power Corp. مؤرشفة (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 9 مايو 2018. تم الاطلاع عليها بتاريخ 10 سبتمبر 2018 .
  92. بيستويا، جيانفرانكو (16 ديسمبر 2013). بطاريات أيونات الليثيوم: التطورات والتطبيقات . نيونس. ISBN 978-0-444-59516-4.
  93. 1 2 مكارثي، دان (20 فبراير 2026). "رسم بياني: تركيبات بطاريات الشبكة الكهربائية ترتفع إلى مستوى قياسي جديد في عام 2025" . مؤرشف من الأصل في 8 مارس 2026. المصدر: بلومبيرغ إن إي إف، إدارة معلومات الطاقة الأمريكية، لجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية • الرسم البياني من إعداد كاناري ميديا
  94. منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية؛ مكتب الملكية الفكرية للاتحاد الأوروبي (17 مارس 2022). التجارة غير المشروعة: المنتجات المقلدة الخطيرة. تجارة السلع المقلدة التي تشكل مخاطر على الصحة والسلامة والبيئة: تجارة السلع المقلدة التي تشكل مخاطر على الصحة والسلامة والبيئة . منشورات منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية. ISBN 978-92-64-59470-8أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 28 أغسطس 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يوليو 2023 .
  95. هيس، هولجر؛ شيمبي، مايكل؛ كوسيفيتش، دانيال؛ جوسن، أندرياس (11 ديسمبر 2017). "تخزين بطاريات الليثيوم أيون للشبكة الكهربائية - مراجعة لتصميم أنظمة تخزين البطاريات الثابتة المصممة خصيصًا لتطبيقات شبكات الطاقة الحديثة" . مجلة Energies . 10 (12): 2107. doi : 10.3390/en10122107 .
  96. لوكا بيروزي (1 ديسمبر 2023). "تطورات في بطاريات الليثيوم أيون وأنظمة الدفع المستقل عن الهواء للغواصات" . الأمن والدفاع الأوروبي . مؤرشف من الأصل في 8 يوليو 2025. تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2025 .
  97. ^ فيينا، ث؛ جارتنر، إن إتش دي؛ جيرتسما، أردي؛ فان دي كيتريج، RG (2023). "الأداة التي تحتوي على إمكانات كبيرة: بطاريات الليثيوم أيون الحرارية المنفلتة" (PDF) . مارينبلاد (باللغة الهولندية). المجلد. 133، لا. 2. ص 5 – 10. أرشفة (PDF) من النسخة الأصلية في 3 أغسطس 2025 . تم الاسترجاع في 1 أغسطس 2025 .   
  98. "نظرة عامة على بطاريات الليثيوم أيون" (ملف PDF) . باناسونيك. يناير 2007. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 7 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 13 نوفمبر 2013 .
  99. "باناسونيك تُطوّر خلايا ليثيوم أيون 18650 جديدة ذات سعة أعلى؛ تطبيق سبيكة سيليكونية في المصعد" . greencarcongress.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 يوليو 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يناير 2011 .
  100. كوين، جيسون ب.؛ والدمان، توماس؛ ريختر، كارستن؛ كاسبر، مايكل؛ وولفارت-ميرنز، مارغريت (2018). "كثافة الطاقة لخلايا أيونات الليثيوم الأسطوانية: مقارنة بين خلايا 18650 التجارية وخلايا 21700" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 165 ( 14 ): A3284– A3291 . Bibcode : 2018JElS..165A3284Q . doi : 10.1149/2.0281814jes .
  101. ريتشي ، هانا؛ روزادو، بابلو (مارس 2026). "انخفضت تكاليف البطاريات بنسبة 99% خلال العقود الثلاثة الماضية، مما جعل النقل الكهربائي حقيقة واقعة" . عالمنا في بيانات (OWID). مؤرشف من الأصل في 27 يونيو 2026. انخفضت أسعار بطاريات الليثيوم أيون بنسبة 19% في كل مرة تضاعف فيها الإنتاج التراكمي العالمي.
  102. أندريا 2010 ، ص 12.
  103. سترو، دانيال-إيوان؛ سويرتشينسكي، ماسيج؛ كار، سورين كنودسن؛ تيودوريسكو، ريموس (22 سبتمبر 2017). "سلوك تدهور بطاريات الليثيوم أيون أثناء التقادم الزمني - حالة زيادة المقاومة الداخلية" . معاملات IEEE في التطبيقات الصناعية . 54 (1): 517-525 . doi : 10.1109/TIA.2017.2756026 .
  104. توربين، آرون (16 نوفمبر 2015). "تقنية بطارية جديدة تمنح 10 ساعات من وقت التحدث بعد 5 دقائق فقط من الشحن" . www.gizmag.com . مؤرشف من الأصل في 8 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 3 ديسمبر 2015 .
  105. سميث، نوح (16 يناير 2015). "استعد لحياة بلا نفط" . bloombergview.com . مؤرشف من الأصل في 11 يوليو 2015. تم الاطلاع عليه في 31 يوليو 2015 .
  106. راندال، توم؛ ليبرت، جون (24 نوفمبر 2017). "أحدث وعود تسلا تخالف قوانين البطاريات" . Bloomberg.com . مؤرشف من الأصل في 12 يونيو 2018. تم الاطلاع عليه في 13 فبراير 2018 .
  107. زيغلر، ميكا س.؛ ترانسيك، جيسيكا إي. (21 أبريل 2021). "إعادة النظر في معدلات تحسين تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون وانخفاض تكلفتها" . الطاقة والعلوم البيئية . 14 (4): 1635-1651 . arXiv : 2007.13920 . Bibcode : 2021EnEnS..14.1635Z . doi : 10.1039/D0EE02681F .
  108. زيغلر، ميكا س.؛ سونغ، جوهيون؛ ترانسيك، جيسيكا إي. (2021). "محددات انخفاض تكلفة تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون" . الطاقة والعلوم البيئية . 14 (12): 6074-6098 . Bibcode : 2021EnEnS..14.6074Z . doi : 10.1039/D1EE01313K . hdl : 1721.1/145588 .
  109. ^ بريديتشينسكي، ميخائيل ر. خاسين، الكسندر أ. سميرنوف، سيرجي ن.؛ بيزرودني، ألكسندر إي؛ بوبرينوك، أوليغ F .؛ دوبوف، ديمتري يو؛ كوسولابوف، أندريه ج.؛ لياميشيفا، إيكاترينا ج؛ مراديان، فياتشيسلاف E.؛ سايك، فلاديمير O.؛ شينكاريف، فاسيلي ف؛ تشيبوتشاكوف، دميتري س.؛ جالكوف، ميخائيل س.؛ كاربونين، رسلان الخامس؛ فيرخوفود ، تيموفي د. (1 يوليو 2022). "وجهات نظر جديدة في تطبيقات SWCNT: الأنابيب الأنبوبية SWCNT. الجزء 2. المواد المركبة الجديدة من خلال التعزيز باستخدام الأنابيب" . اتجاهات الكربون . 8 100176. بيب كود : 2022CarbT...800176P . دوى : 10.1016/j.cartre.2022.100176 .
  110. بوباناك، فيدران؛ باسيك، هرفوي؛ باندزيتش، هرفوي (6 يوليو 2021). "تحديد كفاءة الطاقة أحادية الاتجاه لبطاريات الليثيوم أيون: تأثير معدل الشحن والتفريغ وفقدان الطاقة الكولومبي" (ملف PDF) . مؤتمر IEEE EUROCON 2021 - المؤتمر الدولي التاسع عشر للتقنيات الذكية . IEEE. الصفحات 385-389 . doi : 10.1109/EUROCON52738.2021.9535542 . ISBN  978-1-6654-3299-3تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 22 يونيو 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يونيو 2023 .
  111. شيمبي، مايكل؛ ناومان، مايك؛ ترونغ، نام؛ هيس، هولغر سي؛ سانثاناغوبالان، شري رام؛ ساكسون، آرون؛ جوسن، أندرياس (يناير 2018). "تقييم كفاءة الطاقة لنظام تخزين ثابت لبطاريات الليثيوم أيون باستخدام النمذجة الكهروحرارية وتحليل المكونات التفصيلي" . الطاقة التطبيقية . 210 : 211-229 . Bibcode : 2018ApEn..210..211S . doi : 10.1016/j.apenergy.2017.10.129 . OSTI 1409737 . 
  112. "ورقة بيانات بطارية الليثيوم أيون، طراز البطارية: LIR18650، سعة 2600 مللي أمبير/ساعة" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 3 مايو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 مايو 2019 . 
  113. 1 2 وانغ، ج.؛ ليو، ب. هيكس غارنر، J .؛ شيرمان، إي. سوكيازيان، س. فيربروج، م. تاتاريا، ه.؛ موسر، J.؛ فينامور، ب. (2011). “نموذج دورة الحياة لخلايا الجرافيت-LiFePO 4 ”. مجلة مصادر الطاقة . 196 (8): 3942–3948 . بيب كود : 2011JPS...196.3942W . دوى : 10.1016/j.jpowsour.2010.11.134 .
  114. 1 2 ساكسينا، س.؛ هندريكس، س.؛ بيشت، م. (2016). "اختبار دورة حياة ونمذجة خلايا الجرافيت/LiCoO2 في نطاقات مختلفة لحالة الشحن". مجلة مصادر الطاقة . 327 : 394-400 . Bibcode : 2016JPS...327..394S . doi : 10.1016/j.jpowsour.2016.07.057 .
  115. ^ صن، واي. ساكسينا، S .؛ بيشت، م. (2018). "إرشادات ديرتينج لبطاريات الليثيوم أيون" . الطاقات . 11 (12): 3295. دوى : 10.3390 / en11123295 . اتش دي ال : 1903/31442 .
  116. 1 2 3 هندريكس، كريستوفر؛ ويليارد، نيك؛ ماثيو، سوني؛ بيشت، مايكل (نوفمبر 2015). "تحليل أنماط الفشل وآلياته وتأثيراته (FMMEA) لبطاريات الليثيوم أيون" . مجلة مصادر الطاقة . 297 : 113-120 . Bibcode : 2015JPS...297..113H . doi : 10.1016/j.jpowsour.2015.07.100 .
  117. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ فولكر، بول (٢٢ أبريل ٢٠١٤). "تحليل التدهور الطفيف لمكونات بطاريات الليثيوم أيون" . البحث والتطوير . مؤرشف من الأصل في ٢٨ أبريل ٢٠١٥. تم الاسترجاع في ٤ أبريل ٢٠١٥ .
  118. 1 2 3 4 فيرمير، ويلجان (2022). "مراجعة شاملة لخصائص ونمذجة تقادم بطاريات الليثيوم أيون" . معاملات IEEE في مجال كهربة النقل . 8 (2): 2205. Bibcode : 2022ITTE....8.2205V . doi : 10.1109/tte.2021.3138357 ..
  119. لو، هان وو؛ وانغ، يوان دونغ؛ فنغ، يي هو؛ فان، شين يو؛ هان، شياوغانغ؛ وانغ، بنغ فاي (17 نوفمبر 2022). "بطاريات أيونات الليثيوم في بيئة درجات الحرارة المنخفضة: التحديات والآفاق" . المواد . 15 ( 22). بازل، سويسرا: 8166. Bibcode : 2022Mate...15.8166L . doi : 10.3390/ma15228166 . PMC 9698970. PMID 36431650 .  
  120. 1 2 3 4 والدمان، ت.؛ ويلكا، م.؛ كاسبر، م.؛ فليشمر، م.؛ ووهلفارت-مهرنس، م. (2014). “آليات الشيخوخة المعتمدة على درجة الحرارة في بطاريات الليثيوم أيون – دراسة ما بعد الوفاة”. مجلة مصادر الطاقة . 262 : 129 – 135. بيب كود : 2014JPS...262..129W . دوى : 10.1016/j.jpowsour.2014.03.112 .
  121. لينغ، فينغ؛ تان، تشير مينغ؛ بيشت، مايكل (6 أغسطس 2015). "تأثير درجة الحرارة على معدل تقادم بطارية أيونات الليثيوم العاملة فوق درجة حرارة الغرفة" . التقارير العلمية . 5 (1) 12967. Bibcode : 2015NatSR...512967L . doi : 10.1038/srep12967 . PMC 4526891. PMID 26245922 .  
  122. "تحسين أداء بطاريات الليثيوم أيون: قاعدة الشحن 80/20 والطقس البارد" . 4 ديسمبر 2023. مؤرشف من الأصل في 19 يناير 2025. تم الاطلاع عليه في 19 يناير 2025 .
  123. "خيار صحة البطارية في برنامج Battery Master" . مركز دراغون من إم إس آي .
  124. ويليامز، سارة سي بي. "باحثون يُركزون على تآكل البطاريات" . جامعة شيكاغو عبر techxplore.com . مؤرشف من الأصل في 2 فبراير 2023. تم الاطلاع عليه في 18 يناير 2023 .
  125. تشانغ، مينغهاو؛ شوشان، مهدي؛ شجاعي، س. علي؛ وينارسكي، بارتلومي؛ ليو، تشاو؛ لي، ليتيان؛ بيلابور، رينجاراجان؛ شودييف، عباس؛ ياو، ويليانغ؛ دو، جان ماري؛ وانغ، شين؛ لي، ييكسوان؛ ليو، تشاويوي؛ ليمينز، هيرمان؛ فرانكو، أليخاندرو أ.؛ مينغ، يينغ شيرلي (22 ديسمبر 2022). "دمج تحليل التصوير متعدد المقاييس والنمذجة الحاسوبية لفهم آليات تدهور الكاثود السميك" . مجلة جول . 7 : 201-220 . doi : 10.1016/j.joule.2022.12.001 .
  126. 1 2 3 Attia PM, Bills A, Planella FB, Dechent P, dos Reis G, Dubarry M, Gasper P, Gilchrist R, Greenbank S, Howey D, Liu O, Khoo E, Preger Y, Soni A, Sripad S, Stefanopoulou AG, Sulzer V (10 يونيو 2022). “استعراض-”الركبتين” في مسارات شيخوخة بطارية الليثيوم أيون”. مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 169 (6): 28. أرخايف : 2201.02891 . بيب كود : 2022JElS..169f0517A . دوى : 10.1149/1945-7111/ac6d13 .
  127. "كيفية إطالة عمر بطارية هاتفك المحمول" . phonedog.com . 7 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يوليو 2020 .
  128. سوتمن، ألكسندر ك. (2011). تجارب تقادم بطاريات الليثيوم أيون وتطوير خوارزمية لتقدير العمر الافتراضي (أطروحة). جامعة ولاية أوهايو.
  129. ماثيو ب. بينسون1 ومارتن ز. بازانت. نظرية تكوين طبقة SEI في البطاريات القابلة لإعادة الشحن: تضاؤل ​​السعة، والتقادم المتسارع، والتنبؤ بالعمر الافتراضي. معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كامبريدج، ماساتشوستس 02139
  130. "بيانات جديدة تُظهر أن الحرارة والشحن السريع مسؤولان عن تدهور البطارية أكثر من عمرها أو المسافة المقطوعة" . CleanTechnica . ١٦ ديسمبر ٢٠١٩. مؤرشف من الأصل في ٢٧ أبريل ٢٠٢١. تم الاطلاع عليه في ٢٠ ديسمبر ٢٠١٩ .
  131. "كيف سيحافظ نظام iOS 13 على بطارية جهاز iPhone الخاص بك (عن طريق عدم شحنها بالكامل)" . www.howtogeek.com . 4 يونيو 2019. مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2020. تم الاطلاع عليه في 12 يناير 2020 .
  132. جاري، سيمون. "نصائح وحيل لشحن البطارية لإطالة عمرها" . مستشار التقنية . مؤرشف من الأصل في 12 يناير 2020. تم الاطلاع عليه في 12 يناير 2020 .
  133. رينولدز، مات (4 أغسطس 2018). "إليكم الحقيقة وراء أكبر (وأغبى) خرافات البطاريات" . وايرد المملكة المتحدة . مؤرشف من الأصل في 12 يناير 2020. تم الاسترجاع في 12 يناير 2020 - عبر www.wired.co.uk.
  134. "لماذا يجب عليك التوقف عن شحن هاتفك الذكي بالكامل الآن" . أخبار ومنتجات الهندسة الكهربائية . 9 نوفمبر 2015. مؤرشف من الأصل في 12 يناير 2020. تم الاطلاع عليه في 12 يناير 2020 .
  135. سونغ، وينتاو؛ هارلو، ج.؛ لوغان، إ.؛ هيبيكر، هـ.؛ كون، م.؛ مولينو، ل.؛ جونسون، م.؛ دان، ج.؛ ميتزجر، م. (2021). "دراسة منهجية لمضافات الإلكتروليت في خلايا أحادية البلورة وثنائية النمط من نوع LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2/الجرافيت" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 168 (9): 090503. Bibcode : 2021JElS..168i0503S . doi : 10.1149/1945-7111/ac1e55 ..
  136. جاغومونت، جوريس؛ فان ميرلو، جويري (أكتوبر 2020). "مراجعة شاملة لأنظمة إدارة الحرارة المستقبلية للمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات". مجلة تخزين الطاقة . 31 101551. Bibcode : 2020JEnSt..3101551J . doi : 10.1016/j.est.2020.101551 .
  137. والدمان، ت.؛ بيسلي، ج.؛ هوغ، ب.-إ.؛ ستومب، س.؛ دانزر، م.أ.؛ كاسبر، م.؛ أكسمان، ب.؛ وولفارت-ميرنز، م. (2015). "تأثير تصميم الخلية على درجات الحرارة وتدرجاتها في خلايا أيونات الليثيوم: دراسة أثناء التشغيل" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 162 (6): A921. Bibcode : 2015JElS..162A.921W . doi : 10.1149/2.0561506jes ..
  138. مالابيت، هيرناندو (2021). "التحليل الكهروكيميائي وتحليل التدهور بعد الوفاة لخلايا أيونات الليثيوم الموصولة على التوازي مع توزيع غير منتظم لدرجة الحرارة" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 168 (10): 100507. Bibcode : 2021JElS..168j0507G . doi : 10.1149/1945-7111/ac2a7c .
  139. أندريا 2010 ، ص 9.
  140. لياو، بي واي؛ جونغست، آر جي؛ ناغاسوبرامانيان، جي؛ كيس، إتش إل؛ دوتي، دي إتش (2005). "نمذجة تضاؤل ​​السعة في خلايا أيونات الليثيوم". مجلة مصادر الطاقة . 140 (1): 157-161 . Bibcode : 2005JPS...140..157L . doi : 10.1016/j.jpowsour.2004.08.017 .
  141. تشنغ، شين بينغ؛ تشانغ، روي؛ تشاو، تشن زي؛ تشانغ، تشيانغ (9 أغسطس 2017). "نحو قطب ليثيوم معدني آمن في البطاريات القابلة لإعادة الشحن: مراجعة". مجلة المراجعات الكيميائية . 117 (15): 10403-10473 . doi : 10.1021/acs.chemrev.7b00115 . PMID 28753298 . 
  142. ^ شو، وو؛ وانغ، جيولين. دينغ، فاي. تشن، شيلين؛ نسيبولين، إدوارد؛ تشانغ، ياوهوي. تشانغ، جي قوانغ (2014). “أنودات معدن الليثيوم للبطاريات القابلة لإعادة الشحن”. بيئة الطاقة. الخيال العلمي . 7 (2): 513–537 . بيب كود : 2014EnEnS...7..513X . دوى : 10.1039/C3EE40795K .
  143. ^ ليو، بيزهاو؛ ليو، شينجيان؛ تشو، جي؛ تشاو، جياتينج؛ هوو، يوتاو؛ تشو، تشيجو. راو ، تشونغهاو (أكتوبر 2020). “التطورات الحديثة في السلامة الحرارية لبطارية الليثيوم أيون لتخزين الطاقة”. مواد تخزين الطاقة . 31 : 195– 220. بيب كود : 2020EneSM..31..195L . دوى : 10.1016/j.ensm.2020.06.042 .
  144. بيسنارد، جيه أو؛ فريتز، إتش بي (يونيو 1974). "الاختزال الكاثودي للجرافيت في محاليل عضوية من أملاح القلويات وأملاح NR4+". مجلة الكيمياء التحليلية الكهربائية والكيمياء الكهربائية البينية . 53 (2): 329-333 . doi : 10.1016/S0022-0728(74)80146-4 .
  145. حمامي، عامر؛ ريموند، ناتالي؛ أرماند، ميشيل (أغسطس 2003). "خطر متزايد لتكوين مركبات سامة". مجلة نيتشر . 424 (6949): 635-636 . doi : 10.1038/424635b . PMID 12904779 . 
  146. لي، يانشيانغ؛ تشانغ، كايبينغ؛ غاو، يانغ؛ لي، تونغ (1 أكتوبر 2018). "تحسين شحن بطاريات الليثيوم أيون بناءً على سرعة تدهور السعة وفقدان الطاقة" . وقائع الطاقة . طاقة أنظف لمدن أنظف. 152 : 544-549 . Bibcode : 2018EnPro.152..544L . doi : 10.1016/j.egypro.2018.09.208 .
  147. باندهاور، تود م.؛ غاريميلا، سرينيفاس ؛ فولر، توماس ف. (25 يناير 2011). "مراجعة نقدية للمشاكل الحرارية في بطاريات الليثيوم أيون" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 158 (3): R1. Bibcode : 2011JElS..158...R1B . doi : 10.1149/1.3515880 .
  148. تشانغ، شيويه تشيانغ؛ تشنغ، شين بينغ؛ تشن، شيانغ؛ يان، تشونغ؛ تشانغ، تشيانغ (مارس 2017). "إضافات كربونات فلوروإيثيلين لتحقيق ترسبات ليثيوم متجانسة في بطاريات الليثيوم المعدنية". مواد وظيفية متقدمة . 27 (10) 1605989. Bibcode : 2017AdvFM..2705989Z . doi : 10.1002/adfm.201605989 .
  149. تشانغ، شنغ س.؛ فان، شيولين؛ وانغ، تشونشنغ (2018). "منع حدوث قصر كهربائي مرتبط بتشعبات الليثيوم في البطاريات القابلة لإعادة الشحن عن طريق طلاء الفاصل بمادة مضافة قاتلة لليثيوم". مجلة كيمياء المواد أ . 6 (23): 10755-10760 . doi : 10.1039/C8TA02804D .
  150. بانغ إكس إكس، تشونغ إس، وانغ واي إل، يانغ دبليو، تشنغ دبليو زد، صن جي زد (2022). "مراجعة حول التنبؤ بحالة صحة بطاريات الليثيوم أيون وعمرها الافتراضي". السجل الكيميائي . 22 (10) e202200131. doi : 10.1002/tcr.202200131 . PMID 35785467 . 
  151. لي إيه جي، ويست إيه سي، بريندل إم (2022). "نحو توصيف موحد لتدهور بطاريات الليثيوم أيون عبر مستويات متعددة باستخدام التعلم الآلي: مراجعة نقدية". الطاقة التطبيقية . 316 119030: 9. Bibcode : 2022ApEn..31619030L . doi : 10.1016/j.apenergy.2022.119030 .
  152. ثاقب، نجموس؛ غانم، تشيس م.؛ شيلتون، أوستن إي.؛ بورتر، جيسون م. (2018). "دراسة تحلل إلكتروليتات بطاريات أيونات الليثيوم القائمة على الكربونات باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء أثناء التشغيل" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 165 (16): A4051– A4057. Bibcode : 2018JElS..165A4051S . doi : 10.1149/2.1051816jes .
  153. جوشي، تابيش؛ عزام، سعد؛ خواريز-روبلز، دانيال؛ جيفاراجان، جوديث أ. (2023). "قضايا السلامة والجودة في خلايا الليثيوم أيون المقلدة" . رسائل الطاقة ACS . 8 (6): 2831-2839 . Bibcode : 2023ACSEL...8.2831J . doi : 10.1021/acsenergylett.3c00724 . PMC 10262263. PMID 37324540 .  
  154. 1 2 هيسلوب، مارتن (1 مارس 2017). "إنجازٌ في مجال بطاريات السيارات الكهربائية ذات الحالة الصلبة بفضل مخترع بطاريات الليثيوم أيون، جون غودينوف" . أخبار الطاقة في أمريكا الشمالية . أخبار الطاقة الأمريكية. مؤرشف من الأصل في 12 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 15 مارس 2017 .
  155. بيشوب، رويلاند؛ ويلستراند، أولا؛ روزنغرين، ماكس (1 نوفمبر 2020). "التعامل مع بطاريات الليثيوم أيون في المركبات الكهربائية: الوقاية من الحوادث الخطرة والتعافي منها" . تكنولوجيا الحرائق . 56 (6): 2671-2694 . doi : 10.1007/s10694-020-01038-1 .
  156. بيشوب، رولاند؛ ويلستراند، أولا؛ آمون، فرانسين؛ روزنغرين، ماكس (2019). سلامة بطاريات الليثيوم أيون من الحرائق في المركبات البرية . معاهد أبحاث RISE في السويد. ISBN 978-91-88907-78-3أُرشف من الأصل في 11 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 5 أكتوبر 2021 .
  157. ميلسابس، سي. (10 يوليو 2012). الطبعة الثانية من معيار IEC 62133: معيار الخلايا والبطاريات الثانوية التي تحتوي على إلكتروليتات قلوية أو غير حمضية أخرى، في دورة المراجعة النهائية. مؤرشف في 10 يناير 2014 على موقع Wayback Machine . تم استرجاعه من موقع Battery Power Online (10 يناير 2014).
  158. IEC 62133: الخلايا الثانوية والبطاريات التي تحتوي على إلكتروليتات قلوية أو غير حمضية - متطلبات السلامة للخلايا الثانوية المحمولة المغلقة، وللبطاريات المصنوعة منها، للاستخدام في التطبيقات المحمولة . اللجنة الكهروتقنية الدولية . 2012. ISBN 978-2-8322-0505-1. OCLC 823774765 . 
  159. كوون، جيثرو مولين، وكي جيه (2 سبتمبر 2016). "سامسونج تستدعي هاتف جالاكسي نوت 7 عالميًا بسبب مشكلة في البطارية" . سي إن إن موني . مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2019. تم الاطلاع عليه في 13 سبتمبر 2019 .
  160. "استدعاء سامسونج لهاتف جالاكسي نوت 7" . news.com.au. 2 سبتمبر 2016. مؤرشف من الأصل في 2 سبتمبر 2016.
  161. كانيلوس، مايكل (15 أغسطس 2006). "هل من سبيلٍ لكبح جماح بطاريات السيارات؟" . سي نت. مؤرشف من الأصل في 9 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 14 يونيو 2013 .
  162. شركة إلكتروكيم للطاقة التجارية (9 سبتمبر 2006). "إرشادات السلامة والتعامل مع بطاريات الليثيوم من إلكتروكيم" (ملف PDF) . جامعة روتجرز. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 20 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 21 مايو 2009 .
  163. ويلستراند، أولا؛ بيشوب، رويلاند؛ بلومكفيست، بير؛ تمبل، ألاستير؛ أندرسون، يوهان (2020). الغازات السامة الناتجة عن حرائق المركبات الكهربائية . معاهد أبحاث RISE في السويد. ISBN 978-91-89167-75-9أُرشف من الأصل في 11 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 5 أكتوبر 2021 .
  164. راينر، تريستان (25 أبريل 2025). "مُزوّدو أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات يُسلّطون الضوء على نتائج اختبارات الحريق مع استمرار تركيز الصناعة على السلامة" . تخزين الطاقة . مؤرشف من الأصل في 14 مايو 2025. تم الاطلاع عليه في 26 أبريل 2025 .
  165. توبهام، غوين (18 يوليو 2013). "حريق في طائرة بوينغ دريملاينر في مطار هيثرو 'بدأ في أحد مكونات البطارية'"" . صحيفة الغارديان .
  166. "إيقاف طائرات بوينغ 787 عن الطيران بعد مشكلة في البطارية في اليابان" . بي بي سي نيوز . 14 يناير 2014.
  167. جامعة دوشيشا (13 يناير 2025). "تصميم جديد للبطاريات قد يجعل المركبات الكهربائية أكثر أمانًا وموثوقية" . ScienceBlog.com . مؤرشف من الأصل في 14 مايو 2025. تم الاطلاع عليه في 29 أبريل 2025 .
  168. تشين، مينغي؛ ليو، جياهاو؛ هي، يابينغ؛ يوين، ريتشارد؛ وانغ، جيان (أكتوبر 2017). "دراسة مخاطر الحريق لبطاريات الليثيوم أيون عند ضغوط مختلفة". الهندسة الحرارية التطبيقية . 125 : 1061-1074 . Bibcode : 2017AppTE.125.1061C . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2017.06.131 .
  169. ^ بيير كورمون (20 يونيو 2024). "بطاريات الليثيوم أيون خطر جسيم على القائمين على إعادة التدوير" . رومانسي المؤسسة . اتحاد المؤسسات الرومانية بجنيف . مؤرشفة من الأصلي في 30 يونيو 2024 . تم الاسترجاع في 30 يونيو 2024 .
  170. سبوتنيتز، ر.؛ فرانكلين، ج. (2003). "سلوك إساءة استخدام خلايا الليثيوم أيون عالية الطاقة". مجلة مصادر الطاقة . 113 (1): 81-100 . Bibcode : 2003JPS...113...81S . doi : 10.1016/S0378-7753(02)00488-3 .
  171. فينيغان، د.ب.؛ شيل، م.؛ روبنسون، ج.ب.؛ تجادن، ب.؛ هانت، إ.؛ ماسون، ت.ج.؛ ميليشامب، ج.؛ دي ميشيل، م.؛ أوفر، ج.ج.؛ هايندز، ج.؛ بريت، د.ج.ل.؛ شيرينغ، ب.ر. (2015). "التصوير المقطعي عالي السرعة أثناء التشغيل لبطاريات الليثيوم أيون خلال الهروب الحراري" . نيتشر كوميونيكيشنز . 6 6924. Bibcode : 2015NatCo...6.6924F . doi : 10.1038/ncomms7924 . PMC 4423228. PMID 25919582 .  
  172. لوزنين، ستيلي؛ بولينتينانو، قسطنطين؛ سوارت، جان (2017). هندسة الامتثال والسلامة للمنتجات الكهربائية . بوسطن: دار أرتيك هاوس. الصفحات 192-196 . ISBN  978-1-63081-011-5.
  173. 1 2 دليل فني لبطاريات الليثيوم أيون (ملف PDF) . شركة غولد بيك للصناعات المحدودة. نوفمبر 2003. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 7 أكتوبر 2007.
  174. فايرينين، أ.؛ سالمينين، ج. (2012). "إنتاج بطاريات أيونات الليثيوم". مجلة الديناميكا الحرارية الكيميائية . 46 : 80-85 . Bibcode : 2012JChTh..46...80V . doi : 10.1016/j.jct.2011.09.005 .
  175. أندريا، دافيد (2010). أنظمة إدارة البطاريات لحزم بطاريات الليثيوم أيون الكبيرة . بوسطن، لندن: دار أرتيك هاوس. ISBN 978-1-60807-104-3.
  176. "أساسيات شحن بطاريات الليثيوم أيون" . شركة باور ستريم تكنولوجيز. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2010 .
  177. ↑ قسم الصحة والسلامة البيئية بجامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا . "حرائق بطاريات الليثيوم أيون: ما تحتاج إلى معرفته" (ملف PDF) . الصحة والسلامة البيئية، جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا . تاريخ الاطلاع: 19 أبريل 2026. قد تؤدي درجات الحرارة التي تقل عن درجة التجمد (32 درجة فهرنهايت) أثناء الشحن إلى ترسب الليثيوم المعدني على المصعد (تراكم معدن الليثيوم)، مما يزيد من خطر حدوث دوائر قصر وزيادة الحرارة الداخلية للبطارية.
  178. ليو، شينغجيانغ؛ كوساواكي، هيروآكي؛ كواجما، سابورو (يوليو 2001). "تحضير إلكتروليت هلامي مركب من PVdF-HFP/بولي إيثيلين مع وظيفة إيقاف التشغيل لبطارية ليثيوم أيون ثانوية". مجلة مصادر الطاقة . 97-98 : 661-663 . Bibcode : 2001JPS....97..661L . doi : 10.1016/S0378-7753(01)00583-3 .
  179. كرينجلي، روبرت إكس. (1 سبتمبر 2006). "السلامة في المرتبة الأخيرة" . صحيفة نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 4 يوليو 2012. تم الاطلاع عليه في 14 أبريل 2010 .
  180. تشونغ، هسين-تشينغ (13 يونيو 2024). "الاستخدام طويل الأمد لنظام كهروضوئي خارج الشبكة مع نظام تخزين طاقة قائم على بطاريات الليثيوم أيون في الجبال العالية: دراسة حالة في نزل بايون على جبل اليشم في تايوان" . البطاريات . 10 (6): 202. arXiv : 2405.04225 . doi : 10.3390/batteries10060202 .
  181. هيلز، بول (21 يونيو 2006). انفجار حاسوب محمول من شركة ديل في مؤتمر ياباني . صحيفة ذا إنكوايرر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يونيو 2010.
  182. ميكولاجاك، سيلينا ؛ خان، مايكل؛ وايت، كيفن؛ لونغ، ريتشارد توماس (يوليو 2011). "تقييم مخاطر واستخدام بطاريات الليثيوم أيون" (ملف PDF) . مؤسسة أبحاث الحماية من الحرائق. الصفحات 76، 90، 102. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 13 مايو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يناير 2013 . 
  183. برو، بير وليفي، صموئيل سي. (1994). مخاطر البطاريات والوقاية من الحوادث . نيويورك: مطبعة بلينوم. ص 15-16 . ISBN  978-0-306-44758-7أُرشف من الأصل في 11 يناير 2024. تم الاطلاع عليه في 29 ديسمبر 2020 .
  184. "إدارة أمن النقل: السفر الآمن مع البطاريات والأجهزة" . Tsa.gov. 1 يناير 2008. مؤرشف من الأصل في 4 يناير 2012.
  185. ^ تشو وون جانج. هاه، يو جيونج؛ تشوي، سويون؛ كولكارني، أودهاف؛ شيجالي، كيران ب. يي، جي را (2025). “ابتكارات في الإلكتروليتات غير القابلة للاشتعال والمثبطة للهب من أجل بطاريات ليثيوم أيون أكثر أمانًا”. الاتصالات الكيميائية . 61 (65): 12056–12068 . دوى : 10.1039/D5CC01203A . بميد 40697148 . 
  186. ١ ٢ المفوضية الأوروبية: المديرية العامة للسوق الداخلية والصناعة وريادة الأعمال والشركات الصغيرة والمتوسطة (٢٠٢٣). "دراسة حول المواد الخام الأساسية للاتحاد الأوروبي ٢٠٢٣ - التقرير النهائي". مكتب منشورات الاتحاد الأوروبي . doi : 10.2873/725585 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  187. "البطاريات والتحولات الآمنة في مجال الطاقة" . باريس: وكالة الطاقة الدولية. 2024. مؤرشف من الأصل في 31 أغسطس 2024. تم الاطلاع عليه في 26 أغسطس 2024 .
  188. 1 2 3 أموي، رشيد (فبراير 2020). "لمحة سريعة عن السلع: عدد خاص حول المواد الخام الاستراتيجية للبطاريات" (ملف PDF) . مؤتمر الأمم المتحدة للتجارة والتنمية . 13 (UNCTAD/DITC/COM/2019/5). مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 3 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2021 .
  189. تطبيق تقييم دورة الحياة على تكنولوجيا النانو: بطاريات الليثيوم أيون للمركبات الكهربائية (تقرير). واشنطن العاصمة: وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA). 2013. EPA 744-R-12-001. مؤرشف من الأصل في 11 يوليو 2017. تم الاطلاع عليه في 9 يوليو 2017 .
  190. "هل يمكن لتقنية النانو تحسين أداء بطاريات الليثيوم أيون؟" . مجلة "القائد البيئي". 30 مايو 2013. مؤرشف من الأصل في 21 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه في 3 يونيو 2013 .
  191. كاتوالا، أميت. "التكلفة البيئية المتصاعدة لإدماننا على بطاريات الليثيوم" . مجلة وايرد . منشورات كوندي ناست. مؤرشف من الأصل في 9 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2021 .
  192. دريبر، روبرت. "هذا المعدن يُشغّل تكنولوجيا اليوم - بأي ثمن؟" . ناشيونال جيوغرافيك . العدد: فبراير 2019. ناشيونال جيوغرافيك بارتنرز. مؤرشف من الأصل في 18 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2021 . 
  193. ^ بيني، م. كابسوني، د.؛ فيراري، س.؛ كوارتارون، إي؛ موستاريلي، ب. (2015). بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن . ص 1 – 17. دوى : 10.1016 / B978-1-78242-090-3.00001-8 . رقم ISBN  978-1-78242-090-3ص  5: تقع المناجم في أمريكا الشمالية والجنوبية وآسيا وجنوب إفريقيا، بينما توجد المحاليل الملحية بشكل رئيسي في جبال الأنديز الوسطى والصين، مع وجود رواسب أصغر في غرب الولايات المتحدة وشمال إفريقيا.
  194. "كيف يُغذي 'العبودية الحديثة' في الكونغو اقتصاد البطاريات القابلة لإعادة الشحن" . NPR . 1 فبراير 2023. مؤرشف من الأصل في 22 نوفمبر 2024. تم الاطلاع عليه في 26 أغسطس 2024 .
  195. ريك ميلز (4 مارس 2024). "إندونيسيا والصين قضتا على سوق النيكل" . MINING.COM .
  196. «الاستيلاء على الأراضي واختفاء الغابات: هل السيارات الكهربائية "النظيفة" هي السبب؟» . الجزيرة . 14 مارس 2024. مؤرشف من الأصل في 26 أغسطس 2024. تم الاطلاع عليه في 26 أغسطس 2024 .
  197. «التوسع الهائل في صناعة المعادن في إندونيسيا يؤدي إلى قطع الغابات من أجل صناعة البطاريات» . وكالة أسوشيتد برس . ١٥ يوليو ٢٠٢٤. مؤرشف من الأصل في ٢٣ أبريل ٢٠٢٦. تم الاطلاع عليه في ٢٦ أغسطس ٢٠٢٤ .
  198. «الاتحاد الأوروبي يواجه معضلة بيئية في قضية النيكل الإندونيسي» . دويتشه فيله . ١٦ يوليو ٢٠٢٤. مؤرشف من الأصل في ٢٨ سبتمبر ٢٠٢٤. تم الاطلاع عليه في ٢٦ أغسطس ٢٠٢٤ .
  199. "ما مدى "خضرة" الليثيوم؟" . أخبار كيتكو . 16 ديسمبر 2014. مؤرشف من الأصل في 20 يوليو 2016. تم الاطلاع عليه في 25 يوليو 2016 .
  200. "المفوضية الأوروبية، العلم من أجل سياسة البيئة، نشرة إخبارية رقم 303" (ملف PDF) . أكتوبر 2012. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 16 سبتمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2018 .
  201. "تحليل الأثر المناخي لبطاريات الليثيوم أيون وكيفية قياسه" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22 يناير 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 ديسمبر 2021 .
  202. ^ ماتياس بوشرت (14 ديسمبر 2016). "Aktualisierte Ökobilanzen zum Recyclingverfahren LithoRec II für Lithium-Ionen-Batterien" (PDF) . أرشفة (PDF) من النسخة الأصلية في 20 أبريل 2019 . تم الاسترجاع في 14 يونيو 2019 .
  203. ريتشي، هانا (26 يونيو 2024). "ما هي نسبة بطاريات الليثيوم أيون التي يُعاد تدويرها؟" . بالأرقام . مؤرشف من الأصل في 30 أبريل 2026. تم الاطلاع عليه في 15 مايو 2026 .
  204. يوروستات (نوفمبر 2026). "إحصاءات النفايات - إعادة تدوير البطاريات والمراكم" . مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2026. تم الاطلاع عليه في 15 مايو 2026 .
  205. وكالة البيئة (المملكة المتحدة) (27 فبراير 2026). "ملخص بيانات البطاريات المحمولة في المملكة المتحدة للربع الرابع من فترة الامتثال لعام 2025" . قاعدة بيانات النفايات التغليفية الوطنية . تم الاطلاع بتاريخ 15 مايو 2026 .
  206. البرلمان الأوروبي والمجلس (12 يوليو/تموز 2023). "لائحة (الاتحاد الأوروبي) 2023/1542 الصادرة عن البرلمان الأوروبي والمجلس بتاريخ 12 يوليو/تموز 2023 بشأن البطاريات وبطاريات النفايات، المعدلة للتوجيه 2008/98/EC واللائحة (الاتحاد الأوروبي) 2019/1020 والملغية للتوجيه 2006/66/EC" . الجريدة الرسمية للاتحاد الأوروبي . مؤرشفة من الأصل في 1 مايو/أيار 2026. تم الاطلاع عليها بتاريخ 15 مايو/أيار 2026 .
  207. مايزل، فرانزيسكا؛ نيف، كريستوف؛ مارشيدر-ويدمان، فرانك؛ نيسن، نيلز ف. (مايو 2023). "توقعات بشأن الطلب المستقبلي على المواد الخام وإمكانية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون في المركبات الكهربائية". الموارد، الحفظ وإعادة التدوير . 192 106920. Bibcode : 2023RCR...19206920M . doi : 10.1016/j.resconrec.2023.106920 .
  208. يو، جي؛ هوانغ، كاي؛ تشنغ، جي؛ تشانغ، لينغين (يونيو 2024). "تقنية متقدمة لمعالجة وإعادة تدوير الإلكتروليت والمواد العضوية من بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة". الرأي الحالي في الكيمياء الخضراء والمستدامة . 47 100914. Bibcode : 2024COGSC..4700914Y . doi : 10.1016/j.cogsc.2024.100914 .
  209. دوتي، دانيال هـ.؛ روث، إي. بيتر (2012). "مناقشة عامة حول سلامة بطاريات أيونات الليثيوم". واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 21 (2): 37. Bibcode : 2012ECSIn..21b..37D . doi : 10.1149/2.f03122if .
  210. جورجي-ماشلر، ت.؛ فريدريش، ب.؛ ويهي، ر.؛ هيجن، هـ.؛ روتز، م. (1 يونيو 2012). "تطوير عملية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون". مجلة مصادر الطاقة . 207 : 173-182 . doi : 10.1016/j.jpowsour.2012.01.152 .
  211. ليف، ويغوانغ؛ وانغ، تشونغ هانغ؛ كاو، هونغ بين؛ صن، يونغ؛ تشانغ، يي؛ صن، تشي (5 فبراير 2018). "مراجعة وتحليل نقديان لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة". مجلة ACS للكيمياء والهندسة المستدامة . 6 (2): 1504-1521 . Bibcode : 2018ASCE....6.1504L . doi : 10.1021/acssuschemeng.7b03811 .
  212. فيريرا، دانيال ألفارينغا؛ برادوس، لويزا مارتينز زيمر؛ ماجوستي، دانيال؛ منصور، مارسيلو بورخيس (فبراير 2009). "الفصل الهيدروميتالورجي للألمنيوم والكوبالت والنحاس والليثيوم من بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة". مجلة مصادر الطاقة . 187 (1): 238-246 . Bibcode : 2009JPS...187..238F . doi : 10.1016/j.jpowsour.2008.10.077 .
  213. هي، لي-بو؛ صن، شو-ينغ؛ سونغ، شينغ-فو؛ يو، جيان-قو (يونيو 2017). "عملية ترشيح لاستخلاص المعادن الثمينة من الليثيوم والنيكل1/3 شركة1/3 منجنيزثلث O2 كاثود بطاريات الليثيوم أيون ".إدارة النفايات.64:171–181.بيب كود:2017WaMan..64..171H.دوى:10.1016/j.wasman.2017.02.011.PMID28325707. 
  214. لي، لي؛ جي، جينغ؛ وو، فينغ؛ تشين، رينجي؛ تشين، شي؛ وو، بورونغ (15 أبريل 2010). "استخلاص الكوبالت والليثيوم من بطاريات أيونات الليثيوم المستهلكة باستخدام حمض الستريك العضوي كعامل ترشيح". مجلة المواد الخطرة . 176 ( 1-3 ) : 288-293 . Bibcode : 2010JHzM..176..288L . doi : 10.1016/j.jhazmat.2009.11.026 . PMID 19954882. H 2 Oتم استخدام المركب 2 كعامل اختزال لتعزيز كفاءة ترشيح الكوبالت والليثيوم.
  215. سا، قنا؛ غراتز، اريك. هيلان، جوزيف أ. ما، سيجيا؛ أبليان، ديران؛ وانغ ، يان (سبتمبر 2016). "توليف مواد كاثود LiNixMnyCozO2 المتنوعة من تيار استعادة بطارية أيون الليثيوم" . مجلة علم المعادن المستدامة . 2 (3): 248–256 . بيب كود : 2016JSusM...2..248S . دوى : 10.1007/s40831-016-0052-x .
  216. «شركة إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون، Li-Cycle، تُغلق جولة التمويل من الفئة C» . مؤتمر السيارات الخضراء . 29 نوفمبر 2020. مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2020.
  217. شي، يانغ؛ تشين، غن؛ ليو، فانغ؛ يو، شيوجون؛ تشين، تشنغ (26 يونيو 2018). "معالجة العيوب التركيبية والبنيوية لجزيئات LiNixCoyMnzO2 المتدهورة لتجديد كاثودات بطاريات الليثيوم أيون عالية الأداء مباشرةً". رسائل ACS للطاقة . 3 (7): 1683-1692 . Bibcode : 2018ACSEL...3.1683S . doi : 10.1021/acsenergylett.8b00833 .
  218. دان، جينيفر ب.؛ غينز، ليندا؛ سوليفان، جون؛ وانغ، مايكل كيو. (30 أكتوبر 2012). "تأثير إعادة التدوير على استهلاك الطاقة وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري لبطاريات الليثيوم أيون للسيارات من المهد إلى البوابة". العلوم والتكنولوجيا البيئية . 46 (22): 12704-12710 . Bibcode : 2012EnST...4612704D . doi : 10.1021/es302420z . PMID 23075406 . 
  219. "إعادة تدوير البطاريات المستهلكة" . مجلة نيتشر إنرجي . 4 (4): 253. أبريل 2019. Bibcode : 2019NatEn...4..253. . doi : 10.1038/s41560-019-0376-4 .
  220. 1 2 سيز، ريبيكا إي؛ ويتاكر، جيه إف (فبراير 2019). "دراسة عمليات إعادة تدوير مختلفة لبطاريات الليثيوم أيون". مجلة نيتشر سستينابيليتي . 2 (2): 148-156 . Bibcode : 2019NatSu...2..148C . doi : 10.1038/s41893-019-0222-5 .
  221. نيو، بو؛ شو، تشنمينغ؛ شياو، جيفنغ؛ تشين، يوفي (12 يوليو 2023). "إعادة تدوير الإلكتروليتات الخطرة والقيّمة في بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة: الضرورة، والتقدم، والتحدي، والنهج العملي". مجلة Chemical Reviews . 123 (13): 8718–8735 . Bibcode : 2023ChRv..123.8718N . doi : 10.1021/acs.chemrev.3c00174 . PMID 37339582 . 
  222. تشانغ، روي هان؛ شي، شينغ يي؛ إيسان، أولادابو كريستوفر؛ آن، ليانغ (11 يونيو 2022). "إعادة تدوير الإلكتروليتات العضوية من بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة" . التحديات العالمية . 6 (12) 2200050. Bibcode : 2022GloCh...600050Z . doi : 10.1002/gch2.202200050 . PMC 9749074. PMID 36532239 .  
  223. وانغ، تشينغسونغ؛ جيانغ، ليهوا؛ يو، يان؛ صن، جينهوا (يناير 2019). "التقدم المحرز في تعزيز سلامة بطاريات أيونات الليثيوم من منظور الإلكتروليت". نانو إنرجي . 55 : 93-114 . Bibcode : 2019NEne...55...93W . doi : 10.1016/j.nanoen.2018.10.035 .
  224. مونينغهوف، زافير؛ فريزن، أليكس؛ كونرسمان، بينيديكت؛ هورستيمكه، فابيان؛ غروتزكه، مارتن؛ وينتر، مارتن؛ نواك، ساشا (يونيو 2017). "استخلاص الإلكتروليت من بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج وتوصيفه بواسطة كروماتوغرافيا الغاز مع التأين الكيميائي". مجلة مصادر الطاقة . 352 : 56-63 . Bibcode : 2017JPS...352...56M . doi : 10.1016/j.jpowsour.2017.03.114 .
  225. تشانغ، شياو شياو؛ لي، لي؛ فان، إرشا؛ شيويه، تشينغ؛ بيان، ييفان؛ وو، فنغ؛ تشن، رينجي (2018). "نحو إعادة تدوير مستدامة ومنهجية للبطاريات القابلة لإعادة الشحن المستهلكة". مجلة الجمعية الكيميائية . 47 (19): 7239-7302 . Bibcode : 2018CSRev..47.7239Z . doi : 10.1039/C8CS00297E . PMID 30124695 . 
  226. أرشد، فايزة؛ لي، لي؛ أمين، كامران؛ فان، إرشا؛ مانوركار، ناجيش؛ أحمد، علي؛ يانغ، جينغبو؛ وو، فينغ؛ تشين، رينجي (14 سبتمبر 2020). "مراجعة شاملة للتطورات في إعادة تدوير الأنود والإلكتروليت من بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة". مجلة ACS للكيمياء والهندسة المستدامة . 8 (36): 13527-13554 . Bibcode : 2020ASCE....813527A . doi : 10.1021/acssuschemeng.0c04940 .
  227. أغوسديناتا، داتو بويونغ؛ ليو، وينجوان؛ إيكين، هالي؛ روميرو، هوغو (27 نوفمبر 2018). "الآثار الاجتماعية والبيئية لاستخراج معدن الليثيوم: نحو أجندة بحثية" . رسائل البحوث البيئية . 13 (12): 123001. Bibcode : 2018ERL....13l3001B . doi : 10.1088/1748-9326/aae9b1 .
  228. موتشا، لينا؛ سادوف، كارلي دومب؛ فرانكل، تود سي. (28 فبراير 2018). "منظور - التكاليف الخفية لتعدين الكوبالت" . صحيفة واشنطن بوست . مؤرشف من الأصل في 10 أبريل 2019. تم الاطلاع عليه في 7 مارس 2018 .
  229. تود سي. فرانكل (30 سبتمبر 2016). "خط أنابيب الكوبالت: تتبع المسار من المناجم اليدوية المميتة في الكونغو إلى هواتف المستهلكين وأجهزة الكمبيوتر المحمولة" . صحيفة واشنطن بوست . مؤرشف من الأصل في 17 أبريل 2019. تم الاطلاع عليه في 29 أكتوبر 2021 .
  230. كروفورد، أليكس. تعرّف على دورسن، البالغ من العمر 8 سنوات، والذي يستخرج الكوبالت لتشغيل هاتفك الذكي. مؤرشف في 7 سبتمبر 2018 على موقع Wayback Machine . سكاي نيوز المملكة المتحدة . تم الاطلاع عليه في 7 يناير 2018.
  231. هل تحمل الآن منتجًا من منتجات عمالة الأطفال؟ (فيديو) مؤرشف في 1 يوليو 2018 على موقع Wayback Machine . سكاي نيوز المملكة المتحدة (28 فبراير 2017). تم الاطلاع عليه في 7 يناير 2018.
  232. فرانكل، تود سي. (30 سبتمبر 2016). "تعدين الكوبالت لبطاريات الليثيوم أيون له تكلفة بشرية باهظة" . صحيفة واشنطن بوست . مؤرشف من الأصل في 17 أبريل 2019. تم الاطلاع عليه في 18 أكتوبر 2016 .
  233. مارشيجياني، بيا؛ مورغيرا، إليسا؛ باركس، لويزا (21 نوفمبر/تشرين الثاني 2019). "حقوق الشعوب الأصلية في الموارد الطبيعية في الأرجنتين: تحديات تقييم الأثر، والموافقة، وتقاسم المنافع بشكل عادل ومنصف في حالات تعدين الليثيوم" . المجلة الدولية لحقوق الإنسان . 24 ( 2-3 ): 224-240 . doi : 10.1080/13642987.2019.1677617 .
  234. برايس، أوستن (صيف 2021). "الاندفاع نحو الذهب الأبيض" . مجلة إيرث آيلاند . مؤرشف من الأصل في 29 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 29 أكتوبر 2021 .
  235. تشادويل، جيري (21 يوليو 2021). "القاضي سيبت في طلب إصدار أمر قضائي لوقف العمل في منجم ثاكر باس لليثيوم" . هذا هو رينو . مؤرشف من الأصل في 29 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه في 12 أكتوبر 2021 .
  236. "الاندفاع نحو ذهب الليثيوم: نظرة على سباق تزويد السيارات الكهربائية بالطاقة" . صحيفة نيويورك تايمز . 6 مايو 2021. مؤرشف من الأصل في 6 مايو 2021. تم الاطلاع عليه في 6 مايو 2021 .
  237. «الموافقة على منجم ثاكر باس لليثيوم تُثير احتجاجات متواصلة» . سييرا نيفادا آلي . ١٩ يناير ٢٠٢١. مؤرشف من الأصل في ٢٩ أكتوبر ٢٠٢١. تم الاطلاع عليه في ١٦ مارس ٢٠٢١ .
  238. "بطارياتك مُعرّضة للاضطراب" . صحيفة نيويورك تايمز . 8 سبتمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 سبتمبر 2025 .
  239. افتخاري، علي (2017). "بطاريات أيونات الليثيوم ذات القدرات العالية على الشحن والتفريغ السريع". مجلة ACS للكيمياء والهندسة المستدامة . 5 (3): 2799-2816 . Bibcode : 2017ASCE....5.2799E . doi : 10.1021/acssuschemeng.7b00046 .
  240. "ارتفاع تكاليف الليثيوم يهدد تخزين الطاقة على نطاق الشبكة - أخبار" . eepower.com . مؤرشف من الأصل في 9 يونيو 2022. تم الاطلاع عليه في 2 نوفمبر 2022 .
  241. هوبكنز، جينا (16 نوفمبر 2017). "شاهد: لا توقف الاختراقات والتسديدات الساحقة بطارية الليثيوم أيون الجديدة - فيوتشريتي" . فيوتشريتي . مؤرشف من الأصل في 10 يوليو 2018. تم الاسترجاع في 10 يوليو 2018 .
  242. تشاولا، ن.؛ بهارتي، ن.؛ سينغ، س. (2019). "التطورات الحديثة في الإلكتروليتات غير القابلة للاشتعال لبطاريات الليثيوم أيون الأكثر أمانًا" . البطاريات . 5 : 19. doi : 10.3390/batteries5010019 .
  243. ياو، إكس إل؛ شي، إس؛ تشين، سي؛ وانغ، كيو إس؛ صن، جيه؛ وانغ، كيو إس؛ صن، جيه (2004). "دراسة مقارنة لثلاثي ميثيل فوسفيت وثلاثي ميثيل فوسفات كمضافات إلكتروليتية في بطاريات أيونات الليثيوم". مجلة مصادر الطاقة . 144 : 170-175 . doi : 10.1016/j.jpowsour.2004.11.042 .
  244. فيرغوس، جيه دبليو (2010). "الإلكتروليتات الصلبة الخزفية والبوليمرية لبطاريات الليثيوم أيون". مجلة مصادر الطاقة . 195 (15): 4554-4569 . Bibcode : 2010JPS...195.4554F . doi : 10.1016/j.jpowsour.2010.01.076 .
  245. فيرساتشي، دانييلي؛ كولومبو، روبرتو؛ مونتينارو، جورجيو؛ بوغا، ميهايلا؛ كورتيس فيليكس، نويليا؛ إيفانز، غاري؛ بيلا، فيديريكو؛ أميتشي، جوليا؛ فرانسيا، كارلوتا؛ بودواردو، سيلفيا (1 سبتمبر 2024). "تخصيص مواد الكاثود: دراسة شاملة حول مزج LNMO/LFP لبطاريات الليثيوم أيون من الجيل التالي" . مجلة مصادر الطاقة . 613 234955. Bibcode : 2024JPS...61334955V . doi : 10.1016/j.jpowsour.2024.234955 .
  246. ^ يي ، تينغ فنغ. لي، يان مي؛ لي، شياو يا؛ بان، جينغ جينغ؛ تشانغ، تشيانيو. تشو ، يان رونغ (يوليو 2017). “الخاصية الكهروكيميائية المحسنة لـ LiNi0.5Mn1.5O4 المطلية بـ FePO4 كمواد كاثودية لبطارية Li-ion”. نشرة العلوم . 62 (14): 1004-1010 . دوى : 10.1016/j.scib.2017.07.003 . بميد 36659491 . 
  247. أسدي، م. حسين ن.؛ هاناور، دوريان أ.ح. (2024). "تفاعلات الأكسدة والاختزال للأكسجين في كاثودات البطاريات: لمحة موجزة". التصميم الحاسوبي لمواد البطاريات . مواضيع في الفيزياء التطبيقية. المجلد 150. الصفحات 421-435 . arXiv : 2408.09942 . doi : 10.1007/978-3-031-47303-6_15 . ISBN   978-3-031-47302-9.