تخيل فقط-أنت تطرح مجموعة من البطاريات في إعدادات الطاقة الشمسية. ثم بعد ثلاثة أشهر فقط، يتوقف حوالي 20% منها عن الاحتفاظ بالشحن الكامل. هذا النوع من الانخفاض المفاجئ يهز الثقة في أي نظام. إذا كنت تبيع البطاريات أو تبنيها في المعدات، فإن التلاشي السريع للقدرة يعني مشكلة لشركتك وعملائك.
يشرح هذا المقال الأسباب الحقيقية التي تؤدي إلى فقدان البطاريات لقدرتها في وقت مبكر، ومن الأكثر تضررًا، وكيف يمكنك إيقاف ذلك قبل أن يبدأ.
بطارية ليثيوم 12 فولت 100 أمبير
ماذا يعني "فقدان القدرة" في الواقع؟
تُظهر سعة البطارية، سواء كانت بالأمبير-ساعة (Ah) أو الواط-ساعة (Wh)، مقدار الطاقة التي يمكنها تخزينها وإطلاقها. إن فقدان السعة لا يعني أنها فارغة تماماً، بل لا يمكنها فقط أن تمنحك نفس القدر من الطاقة بعد الآن.
وداخل البطارية، تتسبب التحولات الكيميائية داخل البطارية في تآكل الطاقة القابلة للاستخدام بهدوء. يمكن أن يحدث ذلك مع مرور الوقت أو من سوء الاستخدام، على الرغم من أن الجهد الكهربائي يبدو جيداً. قد تلاحظ أن معداتك لم تعد تدوم طويلاً، أو أن البطارية تستنزف بشكل أسرع، أو أنها تشحن بشكل أبطأ مما كانت عليه.
الجدول 1: ما الذي يجب تتبعه من أجل صحة البطارية
| متري | ما الذي يعنيه ذلك | النطاق الصحي |
|---|
| الحالة الصحية (SoH) | الطاقة المتبقية مقابل الطاقة الجديدة | 90%+ جيد، وأقل من 80% يعد علامة حمراء |
| IR (المقاومة الداخلية) | مدى مقاومة البطارية للتيار | أقل من 100 ملي أوم لمعظم أيونات الليثيوم الجديدة |
| عدد الدورات | كم عدد جولات الشحن/التفريغ الكاملة التي تم إجراؤها | يعتمد على الكيمياء - 500 إلى 5000+ |
أهم 6 أسباب تجعل البطاريات تفقد قدرتها بسرعة
1. خلايا منخفضة الجودة أو سيئة التصنيع
تختصر بعض المصانع الطرق. قد يستخدمون مواد رديئة أو عمليات غير متناسقة، وهذا يؤدي إلى طلاءات غير متساوية، أو تسرب الغاز، أو مقاومة غير مستقرة. هذه العيوب تفسد الأداء منذ البداية.
2. دفع الجهد بعيدًا جدًا لأعلى أو لأسفل
الشحن مرتفع جداً أو التصريف منخفض جداً؟ يمكن أن يؤدي ذلك إلى انهيار الكيمياء في الداخل. يؤدي الشحن الزائد إلى تضخم البطارية ويتسبب في تراكم الغازات. يؤدي الانخفاض الشديد إلى إتلاف الإلكتروليت وزيادة المقاومة.
الجدول 2: النقاط المثالية للجهد الكهربائي
| الكيمياء | النطاق الآمن | منطقة الخطر |
|---|
| LiFePO4 | 2.5 فولت-3.65 فولت | أقل من 2.5 فولت أو أكثر من 3.7 فولت |
| ن.م.م.س | 3.0 فولت-4.2 فولت | أقل من 2.8 فولت أو أكثر من 4.25 فولت |
| LCO | 3.0 فولت-4.2 فولت | أقل من 2.7 فولت أو أكثر من 4.3 فولت |
3. درجات الحرارة القصوى
بارد جدًا، ويتراكم الليثيوم حيث لا ينبغي أن يتراكم. ساخنة جداً، فتتحلل الإلكتروليتات. وفي كلتا الحالتين، تتآكل البطارية بشكل أسرع وتخاطر بمشاكل السلامة. كما أن الحرارة تسرّع الشيخوخة قليلاً.
4. لا توجد إدارة حقيقية للبطارية
يحافظ نظام إدارة البطارية - نظام إدارة البطارية - على توازن الخلايا وضمن الحدود الآمنة. وبدون ذلك، فإن الخلايا الأقوى والأضعف تخرج عن المزامنة، ويصبح أداء الحزمة بأكملها أسوأ مع مرور الوقت.
5. الجلوس مشحونًا بالكامل لفترة طويلة جدًا
لا تحب البطاريات الجلوس عند 100% لأسابيع أو أشهر. تتحلل الكيمياء بشكل أسرع. حتى إذا لم يتم استخدامها، فإنها تفقد الطاقة ببطء بمجرد جلوسها في حالة شحن عالية.
6. بطارية غير مناسبة للعمل
البطارية المخصصة للاستخدام البطيء للطاقة لن تدوم طويلاً إذا كنت تستخدمها في دفعات عالية الطاقة. اختر بطارية تناسب عبء عملك الحقيقي. يؤدي التطابق الخاطئ إلى ارتفاع درجة الحرارة وضعف العمر والإحباط.
من الذي يتأثر عندما تفقد البطاريات قدرتها؟
- الموزعون: المزيد من المرتجعات، وإزعاج المشترين، والإضرار بعلامتهم التجارية.
- مصنعي المعدات الأصلية: دفع تكاليف الإصلاحات والاستبدالات والمستخدمين النهائيين غير الراضين.
- المستخدمون: أوقات تشغيل أقصر، وإيقاف تشغيل عشوائي، وتكاليف صيانة أعلى.
كيف تحافظ على سعة البطارية من الانخفاض في وقت قريب جداً
1. اختيار موردي بطاريات موثوق بهم
التزم بالعلامات التجارية المعروفة التي تُظهر لك نتائج اختباراتها وشهاداتها (مثل UL1642 وUN38.3 وIEC62133). لم تكتسب أسماء مثل CATL وSamsung SDI الثقة عن طريق الصدفة - فهي تقدم لك الاتساق.
2. بناء للحمل الفعلي
خذ وقتك في معرفة مقدار الطاقة التي يحتاجها نظامك حقًا - بما في ذلك الأحمال القصوى وتقلبات درجات الحرارة. ثم اختر الكيمياء المناسبة وإعداد الحزمة. لا تخمن.
3. الشحن الذكي، التفريغ الذكي
تجنب الشحن دائمًا حتى 100% أو التشغيل حتى تفريغ البطارية. قم بتعيين فترات قطع الشحن التي تحمي البطارية. في المناطق الباردة أو الأكثر حرارة، استخدم شاحنًا يتم ضبطه بناءً على درجة الحرارة.
4. راقب البطارية كالصقر
استخدم الأدوات التي تعرض لك الجهد ودرجة الحرارة وحالة الشحن (SoC) والمقاومة. إذا بدأ شيء ما بالانفجار، تصرف قبل أن يسوء الأمر. المراقبة عن بُعد رائعة للأنظمة الكبيرة.
الجدول 3: عادات البطارية الذكية
| العادة | لماذا يساعدك | ما ستحتاج إليه |
|---|
| استخدام خلايا الجودة | أداء أفضل، وعمر أطول | مورد موثوق به، تقارير الاختبار |
| الشحن الذكي | يمنع الإجهاد والشيخوخة | نظام إدارة المباني أو الشاحن القابل للبرمجة |
| الفحوصات الطبية المنتظمة | اكتشاف المشكلات مبكراً | السجلات والبرامج ولوحات المعلومات |
كم تبلغ تكلفة التلاشي المبكر حقًا؟
لنفترض أنك اشتريت اثنين بطاريات 12 فولت 100 أمبير/ساعة:
- البطارية A تكلفتها $500، وتدوم 600 دورة، وتتلاشى 10% في السنة
- البطارية ب تكلفتها $800، وتدوم 4000 دورة، وتتلاشى 3% في السنة
بعد 3 سنوات
- البطارية A تحتاج إلى استبدال، التكلفة الإجمالية = $1000+
- لا تزال البطارية B تعمل بقوة، ولا حاجة للاستبدال
هذا الخيار الرخيص يكلف أكثر مع مرور الوقت. دفع المزيد مقدماً يمكن أن يوفر الآلاف على المدى الطويل.
الخاتمة
معظم الأعطال المبكرة للبطاريات ليست عشوائية. يمكنك تجنبها من خلال طرح أسئلة أفضل، واختيار تصاميم ذكية، والعمل مع موردين موثوقين. عندما تفشل البطاريات في وقت مبكر، يخسر الجميع. ولكن مع الخطة الصحيحة، ستفوز.
هل تريد المساعدة في بناء بطارية تدوم طويلاً؟ للتواصل مع كامادا باور اسمح لمهندسي البطاريات لدينا بتصميم حل بطارية يناسب عبء العمل الحقيقي واحتياجاتك مدى الحياة.
الأسئلة الشائعة
ما هو المقدار الطبيعي لفقدان السعة؟
تفقد معظم بطاريات الليثيوم أيون حوالي 15-201 تيرابايت من سعتها بعد 500-1000 دورة. ويعتمد ذلك على النوع وكيفية استخدامها.
هل يمكنني ترك البطاريات مشحونة بالكامل في المخزن؟
من الأفضل عدم القيام بذلك. قم بتخزينها عند درجة حرارة 50-60% تقريبًا واحتفظ بها في مكان بارد وجاف.
لماذا تنخفض بطاريتي بسرعة في ظل الاستخدام الكثيف؟
استنزاف الطاقة العالية يضغط على البطارية ويرفع المقاومة. قد تحتاج إلى واحدة مصممة لمعدلات تفريغ أعلى.