تصفح الكمية:0 الكاتب:محرر الموقع نشر الوقت: 2024-03-27 المنشأ:محرر الموقع
المكون الكيميائي الرئيسي
إن كثافة الطاقة العالية وتكلفة الدورة المنخفضة لبطاريات الليثيوم تميزها عن الكيمياء الأخرى.هناك حوالي ستة كيمياء رئيسية لبطاريات الليثيوم، ولكل منها مزايا وعيوب خاصة بها. فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) هو المكون الكيميائي الأساسي للتطبيقات التي تستخدم الطاقة المتجددة.توفر هذه المادة الكيميائية دورة حياة ممتدة، وتصنيفات تيار عالية، وأمانًا رائعًا، واستقرارًا حراريًا ممتازًا، ومقاومة سوء الاستخدام.
وعلى النقيض من جميع كيمياء الليثيوم الأخرى تقريبًا، فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) لديه كيمياء الليثيوم مستقرة للغاية.يُستخدم فوسفات الحديد، وهو مادة أنودية طبيعية، في بناء البطارية.يشجع فوسفات الحديد، على عكس كيمياء الليثيوم الأخرى، على الترابط الجزيئي القوي الذي يمكن أن يتحمل ظروف الشحن القاسية، ويزيد من عمر الدورة، ويحافظ على السلامة الكيميائية عبر العديد من الدورات.ولهذا السبب، توفر بطاريات فوسفات حديد الليثيوم مقاومة رائعة لإساءة الاستخدام، ودورة حياة طويلة، واستقرارًا حراريًا.نظرًا لأن خلايا LiFePO4 لا 'تهرب حراريًا' أو ترتفع درجة حرارتها بسهولة، فإنها لن تحترق أو ترتفع درجة حرارتها في البيئات القاسية أو عند التعامل معها بشكل غير صحيح.
لا تطلق بطاريات الليثيوم غازات ضارة مثل الهيدروجين والأكسجين، كما أنها لا توفر خطر التعرض للإلكتروليتات الكاوية مثل هيدروكسيد البوتاسيوم أو حمض الكبريتيك، على عكس بطاريات الرصاص الحمضية المغمورة وكيمياء البطاريات الأخرى.عندما يتم بناء النظام بشكل مناسب، عادة لا تكون هناك حاجة للتبريد أو التهوية النشطة، ويمكن الاحتفاظ بهذه البطاريات في أماكن محظورة دون التعرض لخطر الانفجار.
بطاريات الرصاص الحمضية والعديد من أنواع البطاريات الأخرى تتكون من مكونات تسمى بطاريات الليثيوم.يبلغ الجهد الاسمي لبطاريات الليثيوم 3.2 فولت، بينما يبلغ الجهد الاسمي لبطاريات الرصاص الحمضية 2 فولت/خلية.لذلك، غالبًا ما يتم ربط أربع بطاريات على التوالي لإنتاج بطارية 12 فولت.ونتيجة لذلك، فإن الجهد الاسمي لـ LiFePO4 هو 12.8V.يتم تشكيل بطارية 24 فولت بجهد اسمي 25.6 فولت من خلال توصيل 8 خلايا على التوالي، بينما يتم تشكيل بطارية 48 فولت بجهد اسمي 51.2 فولت من خلال توصيل 16 خلية على التوالي.
نظرًا لأن بطاريات الليثيوم وبطاريات الرصاص الحمضية تتمتع بفولتية شحن متشابهة للغاية، فغالبًا ما تُستخدم بطاريات الليثيوم كبدائل لبطاريات الرصاص الحمضية.عادةً ما يتراوح نطاق بطارية LiFePO4 المكونة من أربع خلايا مع أقصى جهد شحن يبلغ 12.8 فولت من 14.4 إلى 14.6 فولت، اعتمادًا على المعايير المحددة التي تحددها الشركة المصنعة.نظرًا لأنها لا تحتاج إلى الشحن أو الاحتفاظ بجهد ثابت لفترات طويلة من الوقت، فإن بطاريات الليثيوم مميزة.عادةً، لا تكون هناك حاجة إلى مزيد من الشحن عندما تصل البطارية إلى الحد الأقصى لجهد الشحن.تتمتع بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) بخصائص تفريغ خاصة أيضًا.عادة ما تحتفظ بطاريات الليثيوم بجهد أكبر أثناء التفريغ مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية أثناء التحميل.
يعد الافتقار إلى عدم كفاية ركوب الدراجات فائدة كبيرة لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم مقارنة بتكنولوجيا بطاريات الرصاص الحمضية.لا يمكن شحن البطارية في هذه الحالة بالكامل حتى يتم استنزافها مرة أخرى في اليوم التالي.هذه مشكلة رئيسية بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية نظرًا لأن الدورات المتكررة بهذه الطريقة قد تؤدي إلى تدهور الألواح بشكل خطير.لا تحتاج البطاريات المصنوعة من فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) إلى عمليات شحن كاملة متكررة.من الناحية العملية، قد يؤدي الشحن الجزئي الصغير بدلاً من الشحن الكامل إلى إطالة عمر البطارية بشكل عام.
تعتبر كفاءة تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أحد الاعتبارات الحاسمة في نظام الطاقة الشمسية تصميم.تتمتع بطارية الرصاص الحمضية النموذجية بكفاءة ذهابًا وإيابًا تبلغ حوالي 80٪ (ممتلئة إلى فارغة إلى ممتلئة).يمكن أن يكون هناك عدد أقل من المواد الأخرى.تتمتع البطاريات المصنوعة من فوسفات حديد الليثيوم بكفاءة طاقة تتراوح بين 95 إلى 98% ذهابًا وإيابًا.بالنسبة لنظام لا يستخدم الطاقة الشمسية في الشتاء، يعد هذا وحده تحسنًا كبيرًا، كما أن توفير الوقود من خلال شحن المولدات يعد كبيرًا.تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بكفاءة منخفضة بشكل ملحوظ خلال مرحلة شحن الامتصاص، حيث تصل كفاءتها إلى 50% أو أقل.نظرًا لأن بطاريات الليثيوم لا تمتص الشحن، فمن الممكن شحن البطارية بالكامل في أقل من ساعتين بعد استنزافها بالكامل.قد يتم استنفاد كل السعة المقدرة لبطارية الليثيوم تقريبًا دون التسبب في أي ضرر ملموس.
حتى لو كانت واحدة أو أكثر من بطاريات الرصاص الحمضية مشحونة بالكامل، فسيظل التيار يتدفق عبرها.وهذا هو نتيجة انقسام الماء إلى هيدروجين وأكسجين أثناء عملية التحليل الكهربائي التي تتم داخل البطارية.ومن خلال موازنة شحن جميع البطاريات تلقائيًا، يساعد هذا التيار في شحن البطاريات الأخرى بالكامل.ومع ذلك، فإن بطارية الليثيوم المشحونة بالكامل سوف تتدفق كمية قليلة نسبيًا من الكهرباء بسبب مقاومتها العالية.وهذا يعني أن البطارية الخلفية ليست مشحونة بالكامل.من أجل الحفاظ على البطارية المشحونة بالكامل من الشحن الزائد ومنح البطاريات الأخرى وقتًا للحاق بها، سيقوم نظام إدارة البطارية (BMS) بموازنة البطارية عن طريق تطبيق حمل صغير عليها.
هناك العديد من الفوائد لاستخدام تقنية بطاريات الليثيوم مقارنة بكيمياء البطاريات الأخرى.إنها خيار بطارية يمكن الاعتماد عليه وآمن دون التعرض لخطر الانهيار الكارثي أو الهروب الحراري، وهو ما يمثل مصدر قلق كبير مع أنواع بطاريات الليثيوم الأخرى.حتى أن بعض الشركات المصنعة تعد بإمكانية إعادة تدوير البطارية حتى 3000 مرة.تتمتع هذه البطاريات بعمر دورة ممتد جدًا.ليس من المستغرب أن تصبح بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) أكثر شيوعًا في السوق نظرًا لكفاءتها الاستثنائية ذهابًا وإيابًا بنسبة 98% ومعدلات التفريغ والشحن المستمرة التي تصل إلى C/2.هذه البطاريات مثالية لتطبيقات تخزين الطاقة.
