تُعدّ بطارية الليثيوم أيون نظامًا كهروكيميائيًا بالغ التعقيد، يتألف من مواد الكاثود والأنود، وجامعات التيار، والإلكتروليت، والفاصل. في الظروف المثالية، لا يحدث سوى إدخال وإخراج أيونات الليثيوم بشكل عكسي بين الأقطاب، دون أي تفاعلات جانبية. في هذه الحالة، لا تُستهلك أيونات الليثيوم، وتبقى سعة البطارية ثابتة.

مع ذلك، في التطبيقات العملية، تحدث تفاعلات جانبية حتمًا بالإضافة إلى عمليات إدخال أيونات الليثيوم. وتؤدي هذه التفاعلات الجانبية إلى استهلاك المواد الفعالة، وفقدان أيونات الليثيوم، وتحلل الإلكتروليت، مما ينتج عنه في النهاية تدهور سعة بطارية الليثيوم أيون وانخفاض عمر الخدمة.

بخبرة تزيد عن 20 عامًا في بطاريات الليثيوم الصناعية بطاريات الليثيوم لتشغيل الطاقة، و أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات ، تجاوزت كل التوقعات تعمل الشركة باستمرار على تحسين المواد وتصميم الهيكل وتقنية إدارة البطارية الذكية لإبطاء تدهور البطارية بشكل فعال وإطالة دورة حياتها الإجمالية.

الأسباب الداخلية لانخفاض سعة بطارية الليثيوم

1. تدهور الأقطاب الكهربائية

أثناء دورات الشحن والتفريغ، قد يؤدي فقدان المواد الفعالة، والتغيرات الهيكلية في مواد الكاثود، وتدهور جامعات التيار، إلى انخفاض السعة. وقد تتسبب التفاعلات الجانبية في تحلل مادة القطب، بينما يؤدي إدخال أيونات الليثيوم واستخراجها بشكل متكرر إلى تمدد حجمي وتحولات طورية في مواد الكاثود. هذه التغيرات تعيق نقل أيونات الليثيوم وتقلل من السعة القابلة للاستخدام.

بطاريات ليثيوم أيون من إيفر إكسيد اعتماد مواد أقطاب كهربائية عالية الاتساق وعمليات تصنيع مُحسَّنة ، مما يضمن الاستقرار الهيكلي وعمر التشغيل الطويل للتطبيقات مثل أنظمة UPS ومراكز البيانات والطاقة الاحتياطية الحيوية.

2. استهلاك الإلكتروليت

تؤدي التفاعلات الجانبية أثناء دورات شحن وتفريغ البطارية إلى استهلاك مكونات الإلكتروليت باستمرار، مما يقلل من الموصلية الأيونية ويحد من الأداء الكهروكيميائي. ويؤثر تدهور الإلكتروليت بشكل مباشر على سعة البطارية وقدرتها على الشحن والتفريغ السريع وموثوقيتها على المدى الطويل.

يستخدم EverExceed تركيبات إلكتروليت عالية الاستقرار وتقنية إحكام متقدمة مما يجعل حلول بطاريات الليثيوم الخاصة بها مناسبة لـ أنظمة تخزين الطاقة (ESS)، وطاقة الاتصالات، وتطبيقات النسخ الاحتياطي الصناعية .

3. تكوين طبقة SEI وتطورها

في المراحل الأولى من عمر البطارية، يتفاعل الإلكتروليت مع سطح القطب الكهربائي لتكوين طبقة فاصلة صلبة بين الإلكتروليت والقطب (طبقة SEI). تتميز هذه الطبقة بثباتها الكيميائي، وتمنع حدوث تفاعلات مباشرة أخرى بين القطب الكهربائي والإلكتروليت، مع السماح في الوقت نفسه لأيونات الليثيوم بالمرور.

مع ذلك، يمكن أن يتسبب الإجهاد الميكانيكي أثناء دورات الشحن والتفريغ المتكررة في تشقق طبقة SEI وإعادة تكوينها. ويستهلك التكوين والإصلاح المستمران لطبقة SEI أيونات الليثيوم والإلكتروليت، وهو أحد الآليات الرئيسية لـ انخفاض سعة بطارية الليثيوم .

يدمج برنامج EverExceed نظام إدارة البطارية الذكي (BMS) للتحكم بدقة في معلمات الشحن والتفريغ، مما يقلل بشكل فعال من تدهور طبقة SEI الناتج عن الشحن الزائد والتفريغ الزائد وظروف التشغيل القاسية.

4. تقادم الفواصل

يؤدي الفاصل دورًا حاسمًا في عزل الكاثود والأنود لمنع حدوث دوائر قصر داخلية. من الناحية المثالية، يظل الفاصل مستقرًا طوال فترة تشغيل البطارية. مع ذلك، قد يؤدي تحلل الإلكتروليت الناتج عن التفاعلات الجانبية إلى تدهور الخصائص الكهروكيميائية والميكانيكية للفاصل، مما يزيد المقاومة الداخلية ويسرع من فقدان السعة.

تستخدم بطاريات الليثيوم من EverExceed مواد فاصلة مقاومة لدرجات الحرارة العالية ومعززة للسلامة متوافق مع المعايير الدولية مثل IEC و UL و UN38.3 .

العوامل الخارجية المؤثرة على سعة بطارية الليثيوم

1. التفريغ الذاتي والشحن/التفريغ العميق

تتعرض بطاريات الليثيوم أيون لتفريغ ذاتي تدريجي أثناء التخزين نتيجةً لتفاعلات كيميائية داخلية. تستهلك هذه التفاعلات أيونات الليثيوم وتُنتج نواتج ثانوية غير قابلة للذوبان على أسطح الأقطاب الكهربائية، مما يعيق عملية إدخال أيونات الليثيوم بين طبقاتها.

وبالمثل، يؤدي التفريغ العميق والشحن الزائد إلى توليد تفاعلات مفرطة لأيونات الليثيوم مع الإلكتروليت، مما يؤدي إلى تسريع تدهور القطب الكهربائي وتقصير عمر البطارية.
إيفر إكسيد نظام حماية ذكي لإدارة المباني يمنع بشكل فعال حالات الشحن الزائد والتفريغ الزائد والتيار الزائد وقصر الدائرة.

2. درجة حرارة البيئة

• درجات حرارة منخفضة يؤدي ذلك إلى انخفاض كبير في الموصلية الأيونية للإلكتروليت، مما يؤدي إلى انخفاض السعة المتاحة.

• درجات حرارة مرتفعة يؤدي تسريع تحلل الإلكتروليت وتدهور مادة القطب الكهربائي إلى فقدان السعة بشكل مباشر.

تم تصميم أنظمة بطاريات الليثيوم من EverExceed للعمل على مدى نطاق واسع لدرجات الحرارة ويمكن دمجها مع حلول إدارة الحرارة للبيئات الصعبة.

3. توليد الغاز

قد تُنتج التفاعلات الجانبية أثناء تشغيل البطارية غازات أو مركبات ثانوية، مما يُسبب اختلالًا في الضغط الداخلي. يؤثر هذا على تلامس الأقطاب الكهربائية والمقاومة الداخلية، مما يؤدي إلى انخفاض سعة البطارية ومخاطر محتملة على السلامة.

خلال مراقبة صارمة للجودة، وعمليات إنتاج متطورة، وتصميم أمان متعدد المستويات يقلل نظام EverExceed من توليد الغاز ويضمن موثوقية عالية للنظام.

عوامل مؤثرة إضافية

عوامل أخرى مثل تصميم البطارية غير المناسب، وعيوب التصنيع، وظروف الاستخدام غير الصحيحة ويمكن أن تساهم أيضاً في تدهور القدرة الإنتاجية. وتشمل هذه العوامل ما يلي:

• تصميم هيكلي غير معقول يسبب إجهادًا ميكانيكيًا

• التوزيع غير المتكافئ لمواد الأقطاب الكهربائية

• التعرض للشحن الزائد أو التفريغ الزائد أو درجات الحرارة العالية أثناء التشغيل

يتبع EverExceed أنظمة إدارة الجودة المعتمدة من ISO من البحث والتطوير إلى الإنتاج الضخم، لضمان أن كل بطارية ليثيوم أيون تقدم مستوى عالٍ من الأمان، وعمر تشغيلي طويل، وأداء مستقر .

خاتمة

يُعزى تدهور سعة بطاريات الليثيوم أيون إلى عوامل داخلية وخارجية متعددة تعمل معًا. ومن خلال استخدام مواد متطورة، وتصميم هيكلي مُحسَّن، ونظام إدارة بطارية ذكي، توفر شركة EverExceed بطاريات ليثيوم أيون عالية الأداء، وأنظمة بطاريات الليثيوم لأنظمة الطاقة غير المنقطعة (UPS)، وحلول تخزين الطاقة. مع عمر خدمة ممتد وتكلفة إجمالية أقل للملكية.

لا تزال شركة EverExceed ملتزمة بتقديم حلول بطاريات الليثيوم الآمنة والموثوقة وطويلة العمر لتطبيقات الطاقة الحيوية العالمية وتخزين الطاقة.