تخزين الطاقةبطاريات ليثيوم فوسفات الحديدتُستخدم على نطاق واسع في مجال تخزين الطاقة، ولكن لا يوجد الكثير من البطاريات التي يمكنها حقًا أن تجعلها تعمل بثبات لفترة طويلة. يتأثر العمر الفعلي لبطارية الليثيوم أيون بمجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك الخصائص الفيزيائية للخلية ودرجة الحرارة المحيطة وطرق الاستخدام وما إلى ذلك. ومن بينها، فإن الخصائص الفيزيائية للخلية لها أكبر الأثر على العمر الفعلي لبطاريات الليثيوم أيون. إذا كانت الخصائص الفيزيائية للخلية لا تلبي الوضع الفعلي أو إذا كانت البطارية تعاني من مشاكل معينة أثناء الاستخدام، فسوف يؤثر ذلك على عمرها الحقيقي ووظيفتها الفعلية.
1. فاحش
في ظل الاستخدام العادي، يكون عدد دورات الشحنبطارية ليثيوم فوسفات الحديديجب أن يكون 8-12 مرة، وإلا فإنه سوف يسبب الشحن الزائد. سيؤدي الشحن الزائد إلى استهلاك المادة النشطة للخلية في عملية التفريغ والفشل. يقل عمر الخدمة مع انخفاض سعة البطارية تدريجيًا. وفي الوقت نفسه، سيؤدي عمق الشحن المرتفع جدًا إلى زيادة الاستقطاب، مما يزيد من معدل تسوس البطارية وتقصير عمر البطارية؛ سيؤدي الشحن الزائد إلى تحلل المنحل بالكهرباء وزيادة تآكل النظام الكهروكيميائي الداخلي للبطارية. لذلك يجب التحكم في عمق الشحن أثناء استخدام البطارية لتجنب الشحن الزائد.
2. تلف خلية البطارية
بطارية ليثيوم فوسفات الحديدفي التطبيق الفعلي سوف تتأثر أيضًا بالبيئة الخارجية. على سبيل المثال، بسبب التأثير أو العوامل البشرية، مثل قصر الدائرة الكهربية أو اضمحلال القدرة داخل القلب؛ الأساسية في عملية الشحن والتفريغ عن طريق الجهد الخارجي، ودرجة الحرارة، مما يؤدي إلى تلف الهيكل الداخلي، وتآكل المواد الداخلية، وما إلى ذلك. لذلك، من الضروري إجراء اختبارات علمية ومعقولة وصيانة خلايا البطارية. في عملية استخدام ظاهرة تسوس قدرة تفريغ البطارية، يجب شحنها في الوقت المناسب، عندما يُمنع تفريغ الشحن، يجب تفريغها أولاً بعد الشحن؛ يجب أن تتوقف الخلية أثناء عملية الشحن والتفريغ غير الطبيعية عن الشحن أو استبدال الخلية في الوقت المناسب لفترة طويلة دون استخدام أو الشحن بسرعة كبيرة، مما سيؤدي إلى تشوه الهيكل الداخلي للبطارية ويؤدي إلى فقدان الماء في الخلية. بالإضافة إلى ذلك، عليك الانتباه إلى جودة خلايا البطارية وقضايا السلامة والعوامل الأخرى المتعلقة بعمر البطارية ووظيفتها.
3. عمر وحدة البطارية غير كافٍ
سوف تؤدي درجة الحرارة المنخفضة للمونومر إلى قصر عمر الخلية، بشكل عام، المونومر في استخدام درجة حرارة العملية لا يمكن أن يكون أقل من 100 درجة مئوية، إذا كانت درجة الحرارة أقل من 100 درجة مئوية سيؤدي إلى نقل الإلكترونات داخل الخلية من الكاثود إلى الأنود، مما يؤدي إلى عدم إمكانية تعويض إلكترونات البطارية بشكل فعال، مما يؤدي إلى زيادة اضمحلال سعة الخلية، مما يؤدي إلى فشل البطارية (انخفاض كثافة الطاقة). ستؤدي التغييرات في المعلمات الهيكلية للمونومر أيضًا إلى حدوث مقاومة داخلية وتغيرات في الحجم وتغيرات في الجهد وما إلى ذلك مما يؤثر على عمر دورة البطارية، فمعظم بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد المستخدمة حاليًا في مجال تخزين الطاقة هي بطارية أولية وبطارية ثانوية أو ثلاثة أنظمة بطاريات تستخدم معًا. عمر نظام البطارية الثانوية أقصر وأوقات الدورة أقل (بشكل عام 1 إلى 2 مرة) بعد الحاجة إلى الاستبدال، مما سيؤدي إلى زيادة تكاليف استهلاك البطارية نفسها ومشاكل التلوث الثانوية (كلما انخفضت درجة الحرارة داخل الخلية ستطلق المزيد من الطاقة وتجعل احتمال انخفاض جهد البطارية) ؛ عمر نظام البطاريات الثلاثة في واحد أطول وأوقات دورة أطول (تصل إلى عشرات الآلاف من المرات) بعد ميزة التكلفة (مقارنة ببطاريات الليثيوم الثلاثية) (مع كثافة طاقة أعلى). سيكون لعمر الخدمة الأقصر والدورات الأقل بين الخلية المفردة انخفاض أكبر في كثافة الطاقة (وهذا بسبب المقاومة الداخلية المنخفضة للخلية المفردة) لتحقيق مقاومة داخلية عالية للبطارية؛ سيؤدي عمر الخدمة الأطول والمزيد من الدورات بين الخلية المفردة إلى ارتفاع المقاومة الداخلية للبطارية وتقليل كثافة الطاقة (وهذا بسبب ماس كهربائى داخلي للبطارية) مما يتسبب في انخفاض كثافة الطاقة.
4. درجة الحرارة المحيطة مرتفعة جدًا ومنخفضة جدًا، ستؤثر أيضًا على عمر البطارية.
ليس لبطاريات الليثيوم أيون أي تأثير على توصيل أيونات الليثيوم في نطاق درجة حرارة التشغيل، ولكن عندما تكون درجة الحرارة المحيطة مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا، تنخفض كثافة الشحن على سطح أيونات الليثيوم. مع انخفاض كثافة الشحنة، سيؤدي ذلك إلى ظهور أيونات الليثيوم في سطح القطب السالب وتفريغها. كلما زاد وقت التفريغ، زادت احتمالية شحن البطارية بشكل زائد أو تفريغها بشكل زائد. لذلك، يجب أن تتمتع البطارية ببيئة تخزين جيدة وظروف شحن معقولة. بشكل عام، يجب التحكم في درجة الحرارة المحيطة بين 25 درجة مئوية ~ 35 درجة مئوية ولا تتجاوز 35 درجة مئوية؛ يجب ألا يقل تيار الشحن عن 10 أمبير/فولت؛ لا تتجاوز 20 ساعة؛ يجب تفريغ كل شحنة من 5 إلى 10 مرات؛ يجب ألا تتجاوز السعة المتبقية 20% من السعة المقدرة بعد الاستخدام؛ لا تخزن في درجة حرارة أقل من 5 درجات مئوية لفترة طويلة بعد الشحن؛ لا ينبغي أن تكون مجموعة البطارية قصيرة الدائرة أو محترقة أثناء عملية الشحن والتفريغ. لا ينبغي أن تكون مجموعة البطارية قصيرة الدائرة أو محترقة أثناء الشحن والتفريغ.
5. يؤدي الأداء الضعيف لخلية البطارية إلى انخفاض متوسط العمر المتوقع وانخفاض استخدام الطاقة داخل خلية البطارية.
عند اختيار مادة الكاثود، يؤدي الاختلاف في أداء مادة الكاثود إلى اختلاف معدل استخدام الطاقة للبطارية. بشكل عام، كلما زاد عمر دورة البطارية، زادت سعة نسبة الطاقة للمادة الكاثود وكلما ارتفعت سعة نسبة الطاقة للمونومر، زاد معدل استخدام الطاقة داخل البطارية. ومع ذلك، مع تحسين المنحل بالكهرباء، يزداد المحتوى الإضافي، وما إلى ذلك، تكون كثافة الطاقة مرتفعة وكثافة طاقة المونومر منخفضة، مما سيكون له تأثير على أداء مادة الكاثود للبطارية. كلما زاد محتوى عناصر النيكل والكوبالت في مادة الكاثود، زادت إمكانية تكوين المزيد من الأكاسيد في الكاثود؛ بينما احتمالية تكون أكاسيد في الكاثود ضئيلة. بسبب هذه الظاهرة، تتمتع مادة الكاثود بمقاومة داخلية عالية ومعدل تمدد حجمي سريع، وما إلى ذلك.
وقت النشر: 08 نوفمبر 2022