شيخوخة بطاريات الليثيوم

26 Aug 2021

الشيخوخة عملية حتمية ناتجة عن تفاعلات جانبية موجودة في جميع الأجهزة الكهروكيميائية، بما في ذلك خلايا البطاريات. قد تؤدي إلى تغيرات كبيرة في سعة الجهاز ومقاومته بمرور الوقت، ولذلك يجب أخذها في الاعتبار في مرحلة تصميم النظام (مثل ضرورة زيادة السعة الأولية) وكذلك في مرحلة تشغيل النظام (مثل ضبط أقصى طاقة مسموح بها لإرسال الخلايا).

في الواقع، وعلى النقيض من التطبيقات الأقل تطلبًا في الأجهزة المحمولة، فإن الاستخدام المربح لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم في التطبيقات الثابتة يتطلب فهمًا ونمذجة تفصيلية لتدهور البطارية: سيؤدي التطبيق الطويل الأمد والمتطلب إلى انخفاض كل من الأداء والقدرة لنظام التخزين وقد يؤثر بشكل كبير على الحالة التجارية الإجمالية من خلال زيادة تكلفة التشغيل (OPEX) وخاصة تكلفة الاستبدال الناجمة عن التدهور المرتفع.

من الشائع مراقبة حالة البطارية (SOH) باستخدام نظام إدارة بطارية متقدم لتحديد التطور المستمر في تدهور البطارية، مما يؤدي إلى انخفاض سعتها وزيادة مقاومتها الداخلية (المرتبطة بانخفاض أداء ذروة الطاقة). يمكن ربط السعة المتبقية للبطارية بقيمتها الاسمية المشتقة في حالتها الجديدة/المستعملة في ظل ظروف الاختبار القياسية. ونظرًا للوائح النقل ومتطلبات الحد الأدنى للطاقة الخاصة بالتطبيق، يُعرّف مؤشر استبدال غطاء ...

على الرغم من دراستها لسنوات عديدة مع الجهد المستمر، فإننا نعلم أن عمر LFP أعلى بكثير من في آر إل إيه ، ولكن لا يزال فهم ونمذجة حياة رابطة كرة القدم الأمريكية هو مجال بحث مستمر.

في بيئة مليئة بالتحديات، إذا لم يتبع المستخدم تعليمات التشغيل من الشركة المصنعة، أو إذا لم تكن جودة البطارية وBMS على المستوى المطلوب، فيمكن معالجة آليات التحلل المختلفة بما في ذلك تحلل الإلكتروليت، وتكوين الفيلم السلبي، وتشقق الجسيمات، وإذابة المواد النشطة بشكل فردي على مستوى المادة وخلية البطارية مما يؤدي غالبًا إلى زيادة المقاومة، وانخفاض الاحتفاظ بالسعة و/أو زيادة خطر حالة البطارية غير الآمنة.

تعتمد مناهج التحليل والنمذجة التقليدية على اختبارات مكثفة للبطاريات، وتُنتج نماذج تجريبية غالبًا ما تكون متوافقة مع نموذج الدائرة المكافئة (ECM) لتحديد أداء النظام. مع تحسّن فهم آليات الفقد داخل الخلية، طُوّر عدد متزايد من النماذج شبه التجريبية والفيزيائية، واستُخدمت بنجاح في نمذجة الخلايا. في الآونة الأخيرة، حظيت النماذج الفيزيائية الكيميائية (PCM) غير التجريبية باهتمام متزايد. على الرغم من أن استخدام نماذج PCM للتنبؤ بالشيخوخة قد يُتيح فهمًا أكثر تفصيلًا لآليات الفقد داخل الخلية وكيفية تجاوزها، إلا أن إيجاد معلمات صحيحة لهذه النماذج، وتوسيع نطاقها لتتناسب مع مستوى تطبيقات نظام بطارية كامل، يبقى التحدي الأكبر.

مع تزايد إمكانيات تسجيل البيانات وإدارتها، حظيت المناهج المعتمدة على البيانات على مستوى أنظمة التخزين باهتمام متزايد مؤخرًا. ورغم تحسّن قدرات هذه المناهج الناشئة، لا يزال يُعتقد أن محاكاة سلوك الشيخوخة لكامل

نظام تخزين البطارية LFP أو بطارية سيارة، الدقة العالية لنموذج خلية بطارية واحدة ضرورية. تُظهر الطرق المختلفة نقاط قوة وعيوبًا فردية، ويلخص الجدول أدناه بعض المؤشرات للمقارنة السريعة.

يقترب	نقاط القوة	التحديات
النماذج الفيزيائية الكيميائية (PCM)	دقة عالية في فهم الآليات الداخلية	جهد حسابي عالي، معلمات صعبة
النماذج التجريبية وشبه التجريبية	دقة مقبولة وجهد حسابي منخفض	رؤية محدودة للتدهور الداخلي للخلية
النماذج التحليلية والنهج القائمة على البيانات	النمذجة المباشرة على مستوى العبوة ممكنة	كمية كبيرة من البيانات ضرورية

إيفر إكسيد بطاريات LFP صُنعت باستخدام أحدث التقنيات وباختبارات دقيقة. كما يُساعد نظام إدارة البطارية (BMS) المدمج والمتطور وسهل الاستخدام على استعادة وتحليل بيانات حالة البطارية (SOH) وحالة الشحن (SOC) وغيرها من معلومات البطارية، بالإضافة إلى حمايتها من جميع أنواع المخاطر والأعطال. كما يُحافظ على عمر البطارية لضمان تشغيل موثوق.

العلامات :