مقدمة:
بطاريات الليثيوم الثلاثية وبطاريات فوسفات الحديد الليثيومهما النوعان الرئيسيان من بطاريات الليثيوم، واللذان يُستخدمان حاليًا على نطاق واسع في المركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة وغيرها من الأجهزة الإلكترونية. ولكن هل فهمت خصائصهما واختلافاتهما؟ يختلف تركيبهما الكيميائي وخصائص أدائهما ومجالات استخدامهما اختلافًا كبيرًا. لنتعرف عليهما أكثر مع هيلتيك.
تكوين المواد:
بطارية الليثيوم الثلاثية: مادة القطب الموجب عادةً ما تكون أكسيد النيكل والكوبالت والمنجنيز (NCM) أو أكسيد النيكل والكوبالت والألومنيوم (NCA)، والذي يتكون من أكاسيد النيكل والكوبالت والمنجنيز أو النيكل والكوبالت والألومنيوم وعناصر معدنية أخرى، والقطب السالب عادةً ما يكون من الجرافيت. يمكن تعديل نسبة النيكل والكوبالت والمنجنيز (أو الألومنيوم) وفقًا للاحتياجات الفعلية.
بطارية فوسفات حديد الليثيوم: تُستخدم فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO₄) كمادة للقطب الموجب، بينما يُستخدم الجرافيت للقطب السالب. تركيبها الكيميائي مستقر نسبيًا، ولا تحتوي على معادن ثقيلة أو نادرة، مما يجعلها صديقة للبيئة.
أداء الشحن والتفريغ:
بطارية ليثيوم ثلاثية: تتميز بسرعة شحن وتفريغ عالية، وتتكيف مع الشحن والتفريغ بتيارات عالية، وهي مناسبة للمعدات والسيناريوهات ذات المتطلبات العالية لسرعة الشحن، مثل المركبات الكهربائية التي تدعم الشحن السريع. في بيئات درجات الحرارة المنخفضة، يكون أداء الشحن والتفريغ ممتازًا نسبيًا، وخسارة السعة ضئيلة نسبيًا.
بطارية ليثيوم فوسفات الحديدسرعة شحن وتفريغ بطيئة نسبيًا، لكن أداء الشحن والتفريغ مستقر. تدعم الشحن عالي السرعة، ويمكن شحنها بالكامل في ساعة واحدة بأسرع وقت، لكن كفاءة الشحن والتفريغ عادةً ما تكون حوالي 80%، وهي أقل بقليل من كفاءة بطاريات الليثيوم الثلاثية. في درجات الحرارة المنخفضة، ينخفض أداؤها بشكل ملحوظ، وقد لا تتجاوز نسبة الاحتفاظ بسعة البطارية 50%-60%.
كثافة الطاقة:
بطارية الليثيوم الثلاثية: كثافة الطاقة فيها عالية نسبيًا، وعادةً ما تتجاوز 200 واط/كجم، وقد تتجاوز بعض المنتجات المتطورة 260 واط/كجم. هذا يسمح لبطاريات الليثيوم الثلاثية بتخزين طاقة أكبر بنفس الحجم أو الوزن، مما يوفر مدى قيادة أطول للأجهزة، مثل المركبات الكهربائية، مما يسمح لها بالسفر لمسافات أطول.
بطارية فوسفات حديد الليثيوم: كثافة الطاقة فيها منخفضة نسبيًا، وتتراوح عادةً بين 110 و150 واط/كجم. لذلك، لتحقيق نفس مدى التشغيل الذي توفره بطاريات الليثيوم الثلاثية، قد تتطلب بطاريات فوسفات حديد الليثيوم حجمًا أو وزنًا أكبر.
دورة الحياة:
بطارية الليثيوم الثلاثية: عمر دورة البطارية قصير نسبيًا، ويبلغ عدد دوراتها النظرية حوالي 2000 دورة. في الاستخدام الفعلي، قد تنخفض سعتها إلى حوالي 60% بعد 1000 دورة. الاستخدام غير السليم، مثل الشحن أو التفريغ الزائد، والاستخدام في بيئات ذات درجات حرارة عالية، يُسرّع من تلف البطارية.
بطارية فوسفات الليثيوم والحديد: عمر افتراضي طويل، مع أكثر من 3500 دورة شحن وتفريغ، وبعض البطاريات عالية الجودة يمكنها أن تصل إلى أكثر من 5000 دورة، أي ما يعادل أكثر من 10 سنوات من الاستخدام. تتميز بثبات شبكي جيد، ولا يؤثر إدخال وإزالة أيونات الليثيوم عليها بشكل كبير، كما تتميز بقابلية عكسية جيدة.
أمان:
بطارية الليثيوم الثلاثية: تتميز بضعف الاستقرار الحراري، وسهولة التسبب في هروب حراري في درجات الحرارة العالية، والشحن الزائد، وقصر الدائرة، وغيرها من الظروف، مما يؤدي إلى ارتفاع خطر الاحتراق أو حتى الانفجار. ومع ذلك، مع تطور التكنولوجيا وتعزيز إجراءات السلامة، مثل استخدام أنظمة إدارة بطاريات أكثر تطورًا وتحسين هيكلها، تتحسن سلامتها باستمرار.
بطارية فوسفات الحديد الليثيوم: استقرار حراري جيد، مادة القطب الموجب ليس من السهل إطلاق الأكسجين في درجة حرارة عالية، ولن تبدأ في التحلل حتى 700-800 درجة مئوية، ولن تطلق جزيئات الأكسجين عند مواجهة الصدمات والثقوب والدوائر القصيرة وغيرها من المواقف، وليست عرضة للاحتراق العنيف، مع أداء أمان عالي.
يكلف:
بطارية الليثيوم الثلاثية: لأن مادة القطب الموجب تحتوي على عناصر معدنية باهظة الثمن مثل النيكل والكوبالت، ومتطلبات عملية الإنتاج عالية، والمتطلبات البيئية أيضًا أكثر صرامة، وبالتالي فإن التكلفة مرتفعة نسبيًا.
بطارية ليثيوم فوسفات الحديدأسعار المواد الخام منخفضة نسبيًا، وعملية الإنتاج بسيطة نسبيًا، وتتمتع التكلفة الإجمالية بمزايا معينة. على سبيل المثال، في مركبات الطاقة الجديدة، غالبًا ما تكون أسعار الطرازات المجهزة ببطاريات فوسفات الليثيوم والحديد منخفضة نسبيًا.
خاتمة
يعتمد اختيار البطارية بشكل أساسي على متطلبات التطبيق المحددة. إذا كانت هناك حاجة إلى كثافة طاقة أعلى وعمر بطارية أطول، فقد تكون بطاريات الليثيوم الثلاثية الخيار الأفضل؛ أما إذا كانت الأولوية للسلامة والمتانة وطول العمر، فبطاريات فوسفات حديد الليثيوم هي الأنسب.
Heltec Energy هو شريكك الموثوق به فيحزمة البطاريةالتصنيع. بفضل تركيزنا الدؤوب على البحث والتطوير، إلى جانب مجموعتنا الشاملة من ملحقات البطاريات، نقدم حلولاً شاملة لتلبية الاحتياجات المتطورة للصناعة. التزامنا بالتميز، وحلولنا المصممة خصيصاً، وشراكاتنا القوية مع العملاء تجعلنا الخيار الأمثل لمصنعي وموردي حزم البطاريات حول العالم.
إذا كان لديك أي أسئلة أو ترغب في معرفة المزيد، فلا تتردد في الاتصال بنا.تواصل معنا.
طلب عرض الأسعار:
جاكلين:jacqueline@heltec-bms.com/ +86 185 8375 6538
سوكري:sucre@heltec-bms.com/ +86 136 8844 2313
نانسي:nancy@heltec-bms.com/ +86 184 8223 7713
وقت النشر: ٢٧ ديسمبر ٢٠٢٤