علت استفاده لیتیم در باتری قابل شارژ چیست؟

از دهه 1970، لیتیوم یک درمان رایج و کارآمد برای بیماری شیدایی-افسردگی و همچنین اختلال دو قطبی شناخته شده است. لیتیوم همچنین یک عنصر اصلی باتری های مدرن قدرتمند است که در همه چیز از تلفن های همراه گرفته تا خودرو های الکتریکی مانند تسلا استفاده می‌شود. اما علت استفاده لیتیم در باتری قابل شارژ چیست؟

فلسفه علم به طور فزاینده ای تشخیص می دهد که بسیاری از توضیحات مهم، دارای مکانیسم هایی با قطعات متصل به همدیگر هستند که تعاملات آنها تغییرات منظمی را ایجاد می کند. به عنوان مثال، علوم اعصاب نحوه عملکرد مغزها را با شناسایی نحوه عملکرد نورون ها (قطعات) متصل شده توسط سیناپس ها (اتصالات) توضیح می دهد و از تعامل یکدیگر جلوگیری می کند. به طور مشابه، می‌توانیم مکانیسم‌هایی را بررسی کنیم که لیتیوم را برای باتری‌ها خوب می‌سازد و مکانیسم‌هایی را که به لیتیوم اجازه می‌دهد بر مغز تأثیر بگذارد به روش‌هایی که در زمان وقوع، شیدایی را کاهش می‌دهد، بررسی کنیم.

پس از هیدروژن و هلیوم، لیتیوم سومین عنصر ساده است که تنها شامل سه پروتون و سه الکترون است. مکانیسم‌های اتمی مانند عملکرد نیروی الکترومغناطیسی که الکترون‌ها را به سمت پروتون‌ها جذب می‌کند و نیروی قوی که پروتون‌ها را کنار هم نگه می‌دارد به خوبی درک شده‌اند. مکانیسم‌های مولکولی نیز به خوبی شناخته شده‌اند، مانند روشی که لیتیوم می‌تواند با کربن ترکیب شود و کربنات لیتیوم، ماده‌ای که برای اختلال دوقطبی به افراد داده می‌شود، تشکیل دهد.

علت استفاده لیتیم در باتری قابل شارژ

اما در پاسخ به سوال اصلی “علت استفاده لیتیم در باتری قابل شارژ” خواهیم داشت:

1. واکنش پذیری
2. سبک بودن
3. قابلیت شارژ

اول، بسیار واکنش پذیر است زیرا به آسانی بیرونی ترین الکترون خود را از دست می دهد و جریان عبوری از باتری را آسان می کند. دوم اینکه، لیتیوم نسبت به سایر فلزات مورد استفاده در باتری‌ها، مانند سرب، بسیار سبک‌تر است، که برای اجسام کوچک مانند تلفن‌ها و همچنین برای خودروهایی که به باتری‌های زیادی نیاز دارند، مهم است. سوم، باتری های لیتیوم یون قابل شارژ هستند، زیرا یون های لیتیوم و الکترون ها به راحتی به الکترودهای منفی برمی گردند.

مطلب پشنهادی: آیا باتری موبایل باد کرده خطرناک است؟

شفاف سازی یکسری مکانیسم که توضیح بدهد چرا لیتیم به افراد دارای اختلال دو قطبی کمک می کند، بسیار دشوار است. آرام بخش بودن لیتیم در دهه 1940 به صورت تصادفی کشف شد، اما شناخت دیگر مزایای آن کند بوده است. طبق بررسی اخیر یکی از دانشمندان، لیتیم از 3 طریق به مغز کمک می‌کند: اول، به محافظت از تعدادی از نواحی مغز که برای عملکرد عاطفی مهم هستند، کمک می کند، و ماده خاکستری را در مناطقی مانند قشر پیش پیشانی شکمی حفظ می کند.

دوم، لیتیوم با کاهش تحریک دوپامین و نوراپی نفرین و افزایش مهار GABA، بر عملکرد انتقال دهنده های عصبی به روش های مطلوبی برای جلوگیری از شیدایی تأثیر می گذارد. سوم، لیتیوم سیستم های سیگنال دهی سلولی را با تأثیر بر مواد شیمیایی مهم مغز مانند AC/cAMP و BDNF تعدیل می کند. لیتیوم از طریق رقابت با منیزیم از عملکرد AC/cAMP جلوگیری می‌کند.

تضاد بین میزان درک لیتیوم در باتری ها در مقابل لیتیوم در اختلال دوقطبی، ویژگی های مهم توضیح مکانیکی را نشان می دهد. توضیح مکانیکی همیشه نباید تقلیل‌کننده باشد، بلکه تا بنیادی‌ترین سطح پایین می‌رود. جایی که ساختار پروتون-الکترون لیتیوم به سرعت به ویژگی های مطلوب باتری های لیتیومی مانند واکنش پذیری و وزن تبدیل می شود. در مقابل، همانطور که در توضیحات پزشکی رایج است، دهه ها طول کشیده است تا توضیحات مکانیکی موفقیت آمیز درمان لیتیوم برای اختلال دوقطبی شناخته تر بشود.

لازم نیست توضیحات مکانیکی یکباره ارائه شوند، بلکه می توانند به تدریج توسعه یابند، زیرا اطلاعات بیشتری در مورد قطعات و فعل و انفعالاتی که برای ایجاد اثرات پیچیده عمل می کنند، توسعه می یابند.