وقتی صحبت از انرژی و حرکت در خودروهای برقی می‌شود، باتری اولین بخشی است که ذهن را درگیر می‌کند. این بخش کلیدی، فقط یک منبع نیرو نیست بلکه روی ایمنی، عملکرد و حتی عمر خودرو تأثیر می‌گذارد. اگر این سوال برای شما هم پیش آمده که باتری خودروهای برقی از چه موادی ساخته شده است؟ در ادامه نگاهی دقیق‌تر به ساختار درونی آن خواهیم داشت.
تا انتهای مطلب همراه KMC باشید.
تاریخچه‌ای کوتاه از باتری در خودروهای برقی
در ابتدای مسیر توسعه خودروهای برقی، باتری‌های سرب-اسید گزینه اصلی بودند. این باتری‌ها ساختار ساده‌ای داشتند اما ظرفیت انرژی آن‌ها پایین بود. مدتی بعد، نیکل-کادمیوم با ظرفیت بالاتر وارد میدان شد. هرچند این باتری‌ها عملکرد بهتری نسبت به نوع قبلی داشتند، اما با گذشت زمان دچار افت شارژ می‌شدند و به دلیل سمیت بالا کنار گذاشته شدند. سپس نیکل فلز هیدرید مورد استفاده قرار گرفت که در خودروهای هیبریدی قدیمی شناخته‌شده بود. با پیشرفت فناوری، لیتیوم یونی به عنوان راهکار کاربردی‌تری وارد خودروهای برقی و جایگزین مدل‌های قدیمی شد.
اجزای اصلی یک باتری لیتیوم یونی
در ساختار یک باتری لیتیوم یونی، چند سلول انرژی در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا توان لازم را برای حرکت خودروهای برقی ذخیره کنند. هر سلول از سه بخش مهم تشکیل می‌شود؛ کاتد با بار مثبت، آند با بار منفی و ماده‌ای مایع یا ژل‌مانند به نام الکترولیت. این اجزا در کنار هم باعث می‌شوند که جریان الکتریکی در زمان شارژ و تخلیه به‌درستی در مدار حرکت کند. عملکرد سلول‌ها بر پایه رفت‌وبرگشت الکترون‌هاست و این فرآیند باید با دقت کنترل شود تا باتری کارایی مناسبی در خودرو داشته باشد.
بیشتر بخوانید: همه چیز درباره هزینه‌های تعمیر و نگهداری خودروهای برقی
مواد به‌کاررفته در ساخت سلول باتری خودروهای برقی
مهندسان در ساخت سلول باتری‌های لیتیوم یونی از مواد مشخصی استفاده می‌کنند که هرکدام نقش دقیقی دارند. آن‌ها در بخش کاتد از فلزاتی مانند لیتیوم، نیکل، کبالت و منگنز بهره می‌گیرند تا انرژی موردنیاز در سلول باقی بماند. برای ساخت آند نیز گرافیت به‌کار می‌برند، چون قابلیت جذب الکترون‌ها را دارد. سپس همه اجزا را درون محفظه‌ای از آلومینیوم یا فولاد قرار می‌دهند تا هم ساختار سلول حفظ شود و هم در برابر فشار و ضربه آسیب نبیند.
اجزای سخت‌افزاری و عملکردی مکمل در باتری خودروهای برقی
برای اینکه باتری عملکرد پایداری داشته باشد، اجزای مختلفی کنار هم قرار می‌گیرند. ماژول باتری شامل چند سلول متصل است که انرژی را در واحدهای جداگانه ذخیره می‌کنند. سیستم مدیریت باتری یا BMS کنترل دقیق بر سطح شارژ، دما و سلامت سلول‌ها دارد و نقش اصلی را در حفظ ایمنی بر عهده می‌گیرد. سیم‌کشی‌ها، اتصالات و فیوزها، جریان برق را بین اجزا منتقل می‌کنند و از بروز اختلال جلوگیری می‌کنند. سیستم خنک‌کننده با کنترل دما از داغ شدن باتری جلوگیری می‌کند. قاب محافظ هم که ضدضربه و ضدآب است همه اجزا را در کنار هم نگه می‌دارد.
اهمیت طراحی و ایمنی در ساختار باتری خودروهای برقی
مهندسان باتری خودروهای برقی را طوری طراحی کرده‌اند که در شرایط مختلف عملکردی پایدار و مطمئن داشته باشد. آن‌ها مقاومت در برابر ضربه، شعله، نفوذ آب و لرزش‌های مداوم را به‌عنوان اولویت در نظر گرفته‌اند. با به‌کارگیری ساختار چندلایه، کنترل دما و فشار داخلی دقیق‌تر انجام می‌شود. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند باتری حتی در شرایط سخت مانند تصادف یا استفاده طولانی‌مدت عملکرد خود را حفظ کند. همچنین، بدنه مقاوم و پوشش‌های داخلی را با هدف افزایش دوام و ایمنی به طراحی افزوده‌اند.
نقش مواد در عملکرد و بازده باتری
انتخاب مواد در ساخت باتری خودروهای برقی نقش مهمی در کیفیت عملکرد دارد. موادی که در ساخت کاتد و آند به کار می‌روند، میزان چگالی انرژی را مشخص می‌کنند. اگر چگالی انرژی بالا باشد، باتری می‌تواند انرژی بیشتری را در حجم کمتر ذخیره کند. این ویژگی در افزایش پیمایش خودرو تأثیر دارد. همچنین، موادی که در برابر گرما مقاوم هستند، باتری را در دمای بالا پایدار نگه می‌دارند و احتمال آسیب را کم می‌کنند. استفاده از فلزات رسانای مناسب، امکان شارژ سریع را نیز افزایش می‌دهد و به راننده اجازه می‌دهد در زمان کمتری باتری را شارژ کند.
این مطلب را هم از دست ندهید: چرا باتری خودروی برقی دیر شارژ می‌شود؟
جمع‌بندی
درک بهتر اجزای داخلی باتری کمک می‌کند تا با خیال راحت‌تری به سراغ فناوری‌های نو در حمل‌ونقل برویم. دانستن اینکه باتری خودروهای برقی از چه موادی ساخته شده است؟ فقط یک موضوع فنی نیست، بلکه با نگهداری بهتر، انتخاب آگاهانه‌تر و حتی تصمیم‌گیری مسئولانه‌تر در برابر محیط زیست در ارتباط مستقیم قرار دارد. همین شناخت می‌تواند تجربه استفاده را کاربردی‌تر و دقیق‌تر کند.
