في تصميم حزمة بطاريات الليثيوم، تلعب قضبان الضغط (شرائط التثبيت) دورًا ميكانيكيًا بالغ الأهمية، ولكنها أيضًا لها تأثير مباشر وطويل الأمد على المقاومة الداخلية لحزمة البطارية . في تجاوزت كل التوقعات ، يتم أخذ هذا العامل في الاعتبار بشكل كامل في تصميم l حلول بطاريات الإيثيوم لأنظمة تخزين الطاقة، وأنظمة الطاقة الاحتياطية غير المنقطعة (UPS)، والتطبيقات الصناعية.

1. الآلية الأساسية: التأثير على مقاومة التلامس بين الخلايا وقضبان التوصيل

هذا هو التأثير الأكثر مباشرة وأهمية. تتمثل الوظيفة الأساسية لقضبان الضغط في تطبيق ضغط منتظم ومستقر لتثبيت خلايا متعددة في وحدة بطارية ليثيوم متكاملة.

توحيد الضغط:
في ظل الظروف المثالية، تعمل قضبان الضغط جنبًا إلى جنب مع الألواح الطرفية لتطبيق ضغط مناسب وموزع بالتساوي عند نقاط التوصيل بين أطراف البطارية (الأقطاب الموجبة والسالبة) وقضبان التوصيل.

الضغط المناسب يمكن أن:

• تقليل مقاومة التلامس: يؤدي التلامس المحكم إلى زيادة مساحة التلامس الفعالة بين الأطراف وقضبان التوصيل، مما يقلل بشكل كبير من مقاومة التلامس، والتي تعد مساهماً رئيسياً في المقاومة الداخلية الإجمالية للحزمة.

• ضمان الاستقرار الميكانيكي: يمنع الضغط الثابت ارتخاء الوصلات تحت تأثير الاهتزازات والتمدد الحراري وظروف التشغيل القاسية الأخرى. يمكن أن تؤدي الوصلات غير المحكمة إلى زيادة مقاومة التلامس بشكل حاد، وقد تتسبب في حدوث شرارة كهربائية أو ارتفاع درجة حرارة موضعي.

عواقب الضغط غير الكافي أو المفرط:

• ضغط غير كافٍ: يؤدي ضعف الاتصال إلى زيادة ملحوظة في مقاومة الاتصال، مما يتسبب في توليد حرارة مفرطة، وانخفاض كفاءة الطاقة، وزيادة خطر الهروب الحراري.

• ضغط مفرط: قد يؤدي الضغط المفرط إلى تلف أغلفة الخلايا أو أطرافها، مما يؤدي إلى تدهور الأداء أو حدوث دوائر قصر داخلية، مما يشكل مخاطر جسيمة على السلامة.

2. التأثير على انتظام توزيع التيار

في وحدات بطاريات الليثيوم حيث يتم توصيل خلايا متعددة على التوازي، يُعد توزيع التيار المنتظم أمرًا ضروريًا .

إذا كان ضغط قضيب الضغط غير متساوٍ، فستُظهر بعض الخلايا مقاومة تلامس أعلى عند واجهة قضيب التوصيل. ونتيجة لذلك، يتدفق التيار بشكل تفضيلي عبر المسارات ذات المقاومة الأقل.

وهذا السبب:

• توزيع التيار غير المتكافئ بين الخلايا

• بعض الخلايا تعمل بمعدلات شحن وتفريغ فعالة أعلى من المعدلات المصممة لها

• الشيخوخة المتسارعة للخلايا المجهدة

على مستوى المجموعة، يتجلى هذا الخلل على النحو التالي: زيادة في المقاومة الداخلية وعدم انتظامها مما يقلل من السعة المتاحة وإنتاج الطاقة.

3. التأثير على إدارة الحرارة (تأثير غير مباشر على المقاومة الداخلية)

تولد المقاومة الداخلية حرارة جول وفقًا للمعادلة التالية:
Q = I²R

تؤدي زيادة مقاومة التلامس إلى زيادة الحرارة الموضعية عند نقاط الاتصال.

ال تصميم واختيار مواد قضبان الضغط (على سبيل المثال، استخدام مواد موصلة حرارياً أو دمجها مع أنظمة التبريد) يؤثر بشكل مباشر على مسارات تبديد الحرارة. تساعد الهياكل المصممة جيداً على إزالة الحرارة بكفاءة والحفاظ على درجات حرارة تشغيل مستقرة عند الوصلات الكهربائية الحساسة.

تأثير درجة الحرارة على مقاومة المعادن:
تزداد مقاومة قضبان التوصيل والموصلات (المصنوعة عادةً من النحاس أو الألومنيوم) مع ارتفاع درجة الحرارة. وتحد الإدارة الحرارية الفعالة من ارتفاع درجة الحرارة وتساعد على كبح نمو المقاومة.

4. الموثوقية على المدى الطويل ونمو المقاومة الداخلية

قدرة نظام قضيب الضغط على المقاومة الاهتزاز، والزحف، واسترخاء الإجهاد يحدد ما إذا كان من الممكن الحفاظ على ضغط مستقر طوال دورة حياة البطارية.

إذا انخفض الضغط بمرور الوقت نتيجة إجهاد المواد أو التصميم الميكانيكي غير المناسب، فإن مقاومة التلامس ستزداد تدريجيًا. وهذا يؤدي إلى زيادة غير طبيعية في المقاومة الداخلية للحزمة أثناء التشغيل الدوري أو التشغيل طويل الأمد، مما يُسرّع من تدهور الأداء ويُقصّر من عمر الخدمة.

ملخص واستنتاج

ميزة هندسية من إيفر إكسيد

في تجاوزت كل التوقعات يتم تحسين هياكل قضبان الضغط وتصميم قضبان التوصيل وطرق تثبيت الخلايا بعناية لضمان مقاومة تلامس منخفضة، وتوزيع تيار منتظم، وأداء حراري ممتاز، وموثوقية طويلة الأمد يتم تطبيق هذه الفلسفة الهندسية في جميع أنحاء شركتنا حزم بطاريات الليثيوم لأنظمة تخزين الطاقة، وأنظمة الطاقة الاحتياطية غير المنقطعة (UPS)، ومراكز البيانات، وحلول الطاقة الصناعية مما يضمن مقاومة داخلية مستقرة وعمر خدمة ممتد طوال دورة حياة المنتج.