مقدمة:
في عصرنا الحالي الذي يشهد اهتماماً متزايداً بحماية البيئة والتكنولوجيا، تزداد شعبية السيارات الكهربائية يوماً بعد يوم، ومن المتوقع أن تحل محل السيارات التقليدية التي تعمل بالوقود بشكل كامل في المستقبل.بطارية الليثيومتُعدّ البطارية قلب السيارة الكهربائية، فهي تُزوّدها بالطاقة اللازمة لتحريكها. ويُعتبر عمر البطارية وسلامتها من أهمّ ما يُشغل بال مالكي السيارات. إلا أن هاتين المسألتين ترتبطان ارتباطًا وثيقًا بطريقة الشحن الصحيحة. تشمل أنواع البطاريات المستخدمة حاليًا في السيارات الكهربائية بطاريات الليثيوم الثلاثية وبطاريات فوسفات حديد الليثيوم. ما تأثير هاتين الطريقتين على هذين النوعين من البطاريات؟ دعونا نناقش ذلك معًا.
تأثير استهلاك ثم شحن بطاريات الليثيوم الثلاثية
1. انخفاض السعة: في كل مرة تُستهلك فيها طاقة بطارية الليثيوم الثلاثية ثم تُشحن، يحدث تفريغ عميق، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في سعتها، وتقصير وقت الشحن، وتقليل مدى القيادة. على سبيل المثال، أظهرت إحدى التجارب أن بطارية الليثيوم الثلاثية، بعد تفريغها العميق 100 مرة، انخفضت سعتها بنسبة 20% إلى 30% مقارنةً بقيمتها الأولية. ويعود ذلك إلى أن التفريغ العميق يُلحق الضرر بمادة القطب، ويؤدي إلى تحلل الإلكتروليت، وترسب الليثيوم المعدني، مما يُؤثر سلبًا على أداء البطارية في الشحن والتفريغ، وبالتالي انخفاض سعتها، وهذا الضرر لا يُمكن إصلاحه.
2. تقصير العمر الافتراضي: سيؤدي التفريغ العميق إلى تسريع معدل شيخوخة المواد الداخلية لبطارية الليثيوم الثلاثية، وتقليل أداء شحن وتفريغ البطارية، وتقليل عدد دورات الشحن والتفريغ، وتقصير عمر الخدمة.
3. انخفاض كفاءة الشحن والتفريغ: إن استهلاك الطاقة ثم إعادة الشحن سيؤدي إلى استقطاب الأقطاب الموجبة والسالبة لبطارية الليثيوم الثلاثية، وزيادة المقاومة الداخلية للبطارية، وتقليل كفاءة الشحن، وإطالة وقت الشحن، وتقليل سعة البطارية، وتقليل كمية الطاقة التي يمكن إخراجها بشكل كبير.
4. زيادة مخاطر السلامة: قد يؤدي التفريغ العميق طويل الأمد إلى تلف الصفائح الداخلية للصمام الثلاثيبطارية الليثيومقد تتعرض البطارية للتشوه أو حتى الكسر، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي داخلها وخطر نشوب حريق وانفجار. إضافةً إلى ذلك، يؤدي التفريغ العميق للبطارية إلى زيادة مقاومتها الداخلية، وانخفاض كفاءة الشحن، وزيادة توليد الحرارة أثناء الشحن، مما قد يتسبب بسهولة في انتفاخ بطارية الليثيوم الثلاثية وتشوهها، بل وحتى حدوث هروب حراري، مما يؤدي في النهاية إلى انفجار وحريق.
تُعدّ بطارية الليثيوم الثلاثية أخفّ بطاريات السيارات الكهربائية وأكثرها كثافةً للطاقة، وتُستخدم عادةً في السيارات الكهربائية المتطورة. وللحماية من الآثار السلبية للتفريغ العميق على البطارية، زُوّدت بلوحة حماية. يبلغ جهد بطارية الليثيوم الثلاثية المشحونة بالكامل حوالي 4.2 فولت. وعندما ينخفض الجهد إلى 2.8 فولت، تفصل لوحة الحماية التيار الكهربائي تلقائيًا لمنع تفريغ البطارية بشكل مفرط.
تأثير الشحن أثناء التشغيل على بطاريات الليثيوم الثلاثية
تتمثل ميزة الشحن أثناء الاستخدام في أن طاقة البطارية تخضع لعمليات شحن وتفريغ جزئية، مما يحافظ على مستوى طاقة عالٍ لتجنب الآثار السلبية لانخفاض الطاقة على البطارية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للشحن والتفريغ الجزئيين الحفاظ على نشاط أيونات الليثيوم داخل البطارية الثلاثية.بطارية الليثيوميُساهم الشحن أثناء القيادة في تقليل سرعة تلف البطارية بشكل فعال، ويضمن قدرتها على إخراج الطاقة بثبات أثناء الاستخدام اللاحق، كما يُطيل عمرها. وأخيرًا، يضمن الشحن أثناء القيادة بقاء البطارية مشحونة بشكل كافٍ، مما يزيد من مدى القيادة.
تأثير إعادة الشحن بعد الاستخدام على بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم
إعادة شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بعد الاستخدام تُعدّ تفريغًا عميقًا، مما يؤثر سلبًا على بنيتها الداخلية، مُلحقًا الضرر بموادها، ومُسرّعًا من تلفها، ورافعًا من مقاومتها الداخلية، ومُقللًا من كفاءتها في الشحن والتفريغ، ومُطيلًا مدة الشحن. إضافةً إلى ذلك، بعد التفريغ العميق، تشتدّ التفاعلات الكيميائية داخل البطارية وترتفع حرارتها بشكل حاد. لا تتبدد هذه الحرارة في الوقت المناسب، مما قد يُؤدي بسهولة إلى انتفاخ البطارية وتشوّهها، فتصبح غير قابلة للاستخدام.
تأثير الشحن أثناء التنقل على فوسفات الحديد الليثيوم
وفقًا لعمليات الشحن والتفريغ العادية، يمكن شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم وتفريغها لأكثر من 2000 مرة. أما عند الشحن والتفريغ الجزئيين حسب الحاجة، فيمكن إطالة عمر هذه البطاريات إلى أقصى حد. فعلى سبيل المثال، يمكن شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم وتفريغها بنسبة تتراوح بين 65% و85% من طاقتها، ليصل عمرها الافتراضي إلى أكثر من 30000 دورة شحن وتفريغ. ويعود ذلك إلى أن التفريغ الجزئي يحافظ على حيوية المواد الفعالة داخل البطارية، ويقلل من معدل تلفها، ويطيل عمرها إلى أقصى حد.
من عيوب بطارية فوسفات الحديد الليثيوم عدم اتساق جهدها. فالشحن والتفريغ المتكرران بشكل جزئي قد يتسببان في تفاوت كبير في جهد خلاياها. ومع مرور الوقت، يؤدي تراكم الشحن والتفريغ إلى تلف البطارية بشكل مفاجئ. بعبارة أخرى، يوجد تفاوت في جهد كل خلية من خلايا البطارية، وإذا تجاوز هذا التفاوت النطاق الطبيعي، فإنه يؤثر سلبًا على أداء البطارية ومسافة القيادة وعمرها الافتراضي.
خاتمة
من خلال التحليل المقارن أعلاه، يتضح أن الضرر الذي يلحق بالبطاريتين نتيجة الشحن بعد استهلاك طاقتهما بالكامل لا يمكن إصلاحه، ولذلك لا يُنصح باتباع هذه الطريقة. أما الشحن أثناء الاستخدام فهو أكثر ملاءمة للبطارية، والأثر السلبي الناتج عن ذلكبطارية الليثيومعلى الرغم من صغر حجمها نسبيًا، إلا أن هذه ليست طريقة الشحن الصحيحة. فيما يلي طريقة الشحن الصحيحة لزيادة أمان استخدام البطارية وإطالة عمرها.
1. تجنب التفريغ المفرط: عندما يُظهر مقياس طاقة السيارة الكهربائية أن طاقة البطارية متبقية بنسبة 20 إلى 30٪، بعد استخدام السيارة في الصيف، اذهب إلى مكان الشحن واترك البطارية تبرد لمدة 30 دقيقة إلى ساعة قبل الشحن، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة شحن البطارية بشكل كبير، وفي الوقت نفسه يتجنب الآثار الضارة للتفريغ العميق على البطارية.
٢. تجنب الشحن الزائد: عندما يتبقى ٢٠-٣٠٪ من طاقة البطارية، يستغرق الشحن الكامل حوالي ٨-١٠ ساعات. يُنصح بفصل التيار الكهربائي عند وصول الشحن إلى ٩٠٪ وفقًا لمؤشر الطاقة، لأن الشحن إلى ١٠٠٪ يزيد من توليد الحرارة، مما يزيد من مخاطر السلامة بشكل كبير. لذا، يجب فصل التيار الكهربائي عند وصول الشحن إلى ٩٠٪ لتجنب الآثار السلبية لهذه العملية على البطارية. يمكن شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم إلى ١٠٠٪، ولكن يجب فصل التيار الكهربائي فورًا بعد اكتمال الشحن لتجنب الشحن الزائد.
طلب عرض أسعار:
جاكلين:jacqueline@heltec-energy.com/ +86 185 8375 6538
سكري:sucre@heltec-bms.com/ +86 136 8844 2313
نانسي:nancy@heltec-energy.com/ +86 184 8223 7713
تاريخ النشر: 7 فبراير 2025