بطارية فوسفات الحديد الليثيوم، بطاريات أيون الليثيوم، حلول تخزين الطاقة

ما هي تقنية درجة الحرارة المنخفضة لبطارية ليثيوم أيون؟-الأداء

26 Aug 2021

ما هي تكنولوجيا درجة الحرارة المنخفضة لبطارية ليثيوم أيون؟

قدمت شركة EverExceed مؤخرًا تقنية جديدة لدرجات الحرارة المنخفضة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد يمكن شحنها حتى في درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية وفي درجات حرارة سالبة. في سلسلة من خمس مقالات تقنية، سنشرح بالتفصيل تفاصيل هذه التقنية الثورية. سنتحدث في هذه المقالة عن "أداء" بطارية الليثيوم بتقنية درجات الحرارة المنخفضة.

أداء:

ل بطاريات الليثيوم أيون سواءً كان معيارًا وطنيًا أو معيارًا مؤسسيًا، يوجد نطاق صارم للحد الأدنى لدرجة حرارة التفريغ: لا تقل عن -20 درجة مئوية. أما بالنسبة لدرجة حرارة الشحن، فلن تحدد فقط الحد الأدنى لدرجة الحرارة مثل التفريغ، بل تنص أيضًا بوضوح على أنه لا يمكن إجراء الشحن إلا بمعدل منخفض في درجة حرارة منخفضة ولا يمكن شحنه بالكامل (على سبيل المثال، لا يمكن إجراء الشحن عند درجة حرارة 0 ~ 15 درجة مئوية إلا عند 0.2 درجة مئوية، والحد الأقصى للجهد هو 4.0 فولت)، خوفًا من أن يعبر المستخدم بركة الرعد. لذا فإن السؤال هو، ما يحتاجه المستخدمون في الأصل هو مقاتل شامل يجب أن يأخذ في الاعتبار الأداء في درجات الحرارة العالية والمنخفضة، ولكن لماذا يضع مصنعو بطاريات الليثيوم هذه القيود الصارمة؟

لنبدأ بأداء بطاريات أيون الليثيوم في درجات الحرارة المنخفضة. بنفس معدل التفريغ، كلما انخفضت درجة الحرارة الخارجية، انخفض جهد التفريغ. كما هو موضح في الشكل أدناه:

يتضح من الشكل أنه عند انخفاض درجة الحرارة، ينخفض جهد تفريغ البطارية بشكل كبير، مما يؤدي إلى وصول البطارية إلى جهد قطع التفريغ بشكل أسرع عند التفريغ في درجة حرارة منخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض سعة التفريغ في درجة الحرارة المنخفضة بشكل ملحوظ مقارنة بسعة درجة حرارة الغرفة. تجدر الإشارة إلى أن سعة بطارية أيون الليثيوم لا تختفي عند درجة حرارة منخفضة، ولكن لا يمكن تفريغها تمامًا ضمن نطاق الجهد الطبيعي (≥ 3.0 فولت). إذا أمكن تمديد جهد قطع التفريغ بشكل أكبر، فيمكن تفريغ السعة المتبقية. لكن المشكلة تكمن في أن الجهد المنخفض لا يمكنه الحفاظ على الاستخدام العادي للمعدات الكهربائية، وبالتالي فإن جهد الحد الأدنى المنخفض (<2.5 فولت) لا يحظى بأهمية كبيرة للمناقشة بشكل عام.

بالمقارنة مع التفريغ منخفض الحرارة، يُعد أداء الشحن منخفض الحرارة لبطاريات الليثيوم أيون أقل جودة. أولاً، يصل الشحن في درجات حرارة منخفضة إلى مرحلة الجهد الثابت بسرعة، مما يقلل سعة الشحن إلى حد ما، ويزيد من وقت الشحن، كما هو موضح في الشكل أدناه:

علاوة على ذلك، عند شحن بطارية أيون الليثيوم عند درجة حرارة منخفضة، قد لا يلتصق أيون الليثيوم بأنود الجرافيت، مما يؤدي إلى ترسب شجيرات الليثيوم على سطح الأنود لتكوين شجيرات الليثيوم المعدنية. سيؤدي هذا التفاعل إلى استهلاك أيون الليثيوم في البطارية، والذي يمكن شحنه وتفريغه بشكل متكرر، مما يقلل سعتها بشكل كبير. كما قد تخترق شجيرات الليثيوم المعدنية المنفصلة الحجاب الحاجز، مما يؤثر على أداء السلامة. فيما يلي صور تطور الليثيوم على سطح القطب السالب لبطارية أيون الليثيوم بعد الشحن عند درجة حرارة منخفضة:

ستنخفض سعة التفريغ عند درجة حرارة منخفضة لبطارية أيون الليثيوم، ولكن يمكن استعادتها بعد الشحن والتفريغ عند درجة حرارة الغرفة، وهو ما يمثل خسارة سعة قابلة للعكس؛ ولكن الشحن عند درجة حرارة منخفضة سيؤدي إلى ترسب الليثيوم، وهو ما يمثل خسارة دائمة للسعة.

نظرًا للضرر الأكبر لتحلل الليثيوم الناتج عن الشحن في درجات حرارة منخفضة، فإن مراقبة شحن بطاريات أيونات الليثيوم في درجات الحرارة المنخفضة أكثر صرامة من مراقبة تفريغها في درجات حرارة منخفضة. حاليًا، تصف العديد من شركات البطاريات ظروف شحن بطاريات أيونات الليثيوم بـ"الشحن المتدرج". إليك مثال مشابه:

درجة حرارة الشحن	تيار الشحن	الحد الأقصى للجهد
0 درجة مئوية ~10 درجة مئوية	0.2 درجة مئوية	4.0 فولت
10 درجة مئوية ~20 درجة مئوية	0.5 درجة مئوية	4.35 فولت
20 درجة مئوية ~45 درجة مئوية	1.0 درجة مئوية	4.35 فولت

على الرغم من أن الوصف أعلاه للشحن المتدرج قد يكون "مزعجًا" بعض الشيء للعملاء، إلا أنه طريقة شائعة الاستخدام من قبل مصنعي البطاريات لتجنب ترسب الليثيوم أثناء الشحن في درجات حرارة منخفضة،

الآن حان وقت تلخيص الأمر. نظرًا لانخفاض مستوى الجهد في بطارية أيون الليثيوم عند التفريغ في درجات حرارة منخفضة، ستنخفض سعة التفريغ بشكل ملحوظ، ولكن سيتم تعويض هذا الفقد تلقائيًا من خلال الشحن والتفريغ في درجات الحرارة العادية، وهو فقد قابل للعكس. أما في حالة الشحن في درجات حرارة منخفضة، فإن انخفاض درجة الحرارة أو ارتفاع معدل الشحن سيؤديان إلى تكوين شجيرات ليثيوم غير قابلة للعكس وفقدان غير قابل للعكس في السعة، مما يؤثر على أداء البطارية الأمني.

خاتمة:

لتتناسب مع متطلبات البلدان الباردة حيث تحتاج إلى موثوقية حلول تخزين الطاقة في التطبيقات الخارجية، عمل مهندسو البحث والتطوير في EverExceed لفترة طويلة لإيجاد حل مناسب، ومن هنا جاءت التكنولوجيا الجديدة. لذا، لاختيار حلول تخزين الطاقة في درجات الحرارة الباردة، اختر EverExceed لتكون علامتك التجارية الموثوقة تمامًا.

العلامات :