كيف تختار بطارية الليثيوم أيون المناسبة؟

هل من الممكن اختيار بطارية الليثيوم أيون المناسبة؟ قبل أن ندخل في ذلك، ما هي بطارية الليثيوم أيون بالضبط؟

تنطوي عملية شحن بطارية الليثيوم أيون وتفريغها على حركة أيونات الليثيوم بين القطب الموجب والقطب السالب. وهذا يمنح البطارية القدرة على إعادة شحنها. البطاريات الثانوية والبطاريات الأولية هما نوعان من بطاريات الليثيوم أيون المتوفرة. ومع ذلك، يمكن شحن البطاريات الثانوية عدة مرات، ولكن لا يمكن شحن البطاريات التي يمكن التخلص منها عدة مرات. ونظراً لأن بطاريات الليثيوم أيون مناسبة لتخزين كميات هائلة من الطاقة، فإنها تُستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الرافعات الشوكيةوالمركبات الترفيهية (RVs) واليخوت وقوارب الصيد وغيرها من المجالات الأخرى. على الرغم من ذلك، هناك العديد من بطاريات الليثيوم المعبأة في عبوات لينة والتي تستخدم في المنتجات الإلكترونية والروبوتات الذكية وغيرها من الصناعات.

الوضع الأساسي لتشغيل بطارية أيونات الليثيوم

الأنود، والكاثود، والفاصل، والإلكتروليت، ومجمعي تيار (موجب وسالب) هي المكونات الأربعة الأساسية التي تتكون منها بطارية الليثيوم. الأملاح والمذيبات والمواد المضافة هي المكونات الأساسية التي يتكون منها الإلكتروليت. وهي تعمل كخط أنابيب أيونات الليثيوم بين القطبين الموجب والسالب، حيث تنقل أيونات الليثيوم الموجبة الشحنة من الأنود إلى المهبط والعكس بالعكس عبر الفاصل. تؤدي حركة أيونات الليثيوم إلى توليد إلكترونات حرة في الأنود، وبالتالي توليد شحنة على مجمّع التيار الكهربائي الموجب. بعد ذلك، ينتقل التيار من مجمّع التيار عبر الجهاز (الهاتف المحمول، الكمبيوتر، إلخ) الذي يوصل الطاقة إلى مجمّع التيار السالب. وأخيراً، الفاصل هو حاجز مادي يفصل بين القطب السالب والقطب الموجب.

مزايا بطاريات الليثيوم أيون

1. كثافة طاقة عالية. وتعني كثافة الطاقة العالية أن بطاريات الليثيوم يمكن أن توفر طاقة أكبر في نفس حالة الحجم. فعلى سبيل المثال، بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية بقدرة 25 واط/كغ وبطاريات هيدريد النيكل-المعدن بقدرة تتراوح بين 60 و70 واط/كغ لكل كيلوغرام، قد تصل إلى 150 واط/ساعة لكل كيلوغرام.
2. صيانة منخفضة. نظرًا لأن بطاريات الليثيوم أكثر استقرارًا مقارنة بالبطاريات الأخرى، فإنها لا تحتاج إلى الكثير من الصيانة في الظروف العادية. ولكن عند حدوث تصادم قوي في حالات الطوارئ، لن يكون هناك حريق أو انفجار.
3. خاضع للشحن. إن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم هي بطارية ثانوية يمكن إعادة شحنها بشكل متكرر. ونتيجة لذلك، لا يضطر العملاء إلى عناء استبدال البطاريات الجديدة عند كل استخدام، مما يوفر الراحة لمن يستخدمونها لفترة طويلة. ومع ذلك، فإن عيبها هو أنها أكثر تكلفة.
4. دورة حياة طويلة. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم الثلاثية وبطاريات الليثيوم الأخرى، فإن فترات دورة بطاريات فوسفات حديد الليثيوم أكبر، وعمومًا تزيد عن 4000 مرة. تخفيضات كبيرة في التكلفة على المدى الطويل.
5. تفريغ ذاتي منخفض. إن معدل التفريغ الذاتي لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم متواضع مقارنة بالبطاريات الأخرى. لذلك لا داعي للخوف من أن تهدر البطارية الكثير من الطاقة أثناء عدم استخدامها.
6. قابل للتخصيص. بسبب اختلاف مناطق الاستخدام، يختلف حجم البطارية باختلاف مناطق الاستخدام. يمكن إجراء تعديل خاص وفقًا لتفضيلات العملاء.
7. أكثر صداقة للبيئة يمكن دراسة كيفية تقييم ما إذا كان عنصر ما صديقاً للبيئة من خلال مكوناته. بطاريات أيونات الليثيوم لا تحتوي على مركبات خطيرة، ولكن بطاريات الرصاص الحمضية تحتوي على الرصاص. على الرغم من أن كلتا البطاريتين قابلة لإعادة التدوير، إلا أن بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في أجهزة الإمداد بالطاقة والسيارات الكهربائية أقل صعوبة في إعادة التدوير من بطاريات الليثيوم أيون الضخمة في معظم مناطق العالم. ينعكس تلوث بطاريات الرصاص الحمضية في الغالب في عملية التصنيع. تنشأ مياه الصرف الصحي المحتوية على معادن ثقيلة تحتوي على الرصاص في الطلاء وتنظيف البطاريات. على الرغم من أن كلتا البطاريتين قابلة لإعادة التدوير، إلا أن بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في UPS والسيارات الكهربائية أقل صعوبة في إعادة التدوير من بطاريات الليثيوم أيون الضخمة في معظم مناطق العالم.
8. السلامة. تستخدم بطارية ليثيوم الطاقة عادةً فوسفات حديد الليثيوم. الرابطة PO في بلورة فوسفات حديد الليثيوم متوازنة ومقاومة للانهيار. لذلك، حتى مع ارتفاع درجات الحرارة في حالة ارتفاع درجات الحرارة أو التحميل الزائد، لن تنهار وتسخن مثل المواد الكيميائية المؤكسدة المهمة أو أكسيد الليثيوم الكوبالت. ووفقًا لإحدى الدراسات، لوحظ احتراق بعض العينات في تجارب الوخز بالإبر أو تجارب الدائرة القصيرة في التشغيل الحقيقي، ولكن لم يحدث أي انفجار. لذا فإن بطاريات فوسفات حديد الليثيوم أكثر أمانًا من البطاريات التقليدية. يتم تزويد بطارية فوسفات حديد الليثيوم بصمام وقائي. عندما يكون ضغط الهواء مرتفعًا جدًا، سيفتح الصمام الواقي تلقائيًا لحماية البطارية. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر أيضًا ميزة حماية BMS. عندما يكون الجهد أو التيار كبيراً جداً، سيتم تشغيل ميزة الحماية.

بالجمع بين جميع المعايير، فإن بطارية فوسفات حديد الليثيوم لها أكبر قيمة. وتشمل هذه العوامل عامل الأمان والاستقرار وأداء التكلفة.