العوامل التي تؤثر على سعة بطارية الليثيوم أيون في تخزين الطاقة: الأسباب والحلول

مقدمة: أصبحت بطاريات الليثيوم أيون لا غنى عنها في عالم اليوم ، حيث تعمل على تشغيل كل شيء من الأجهزة الشخصية إلى أنظمة تخزين الطاقة على نطاق واسع. على الرغم من استخدامها على نطاق واسع ، فإن هذه البطاريات عرضة للتوهين السعة ، مما يؤثر على أدائها بمرور الوقت. تتحول هذه المقالة إلى أسباب هذه الظاهرة وتوفر حلولًا عملية للتخفيف من تأثيرها على أنظمة تخزين الطاقة السكنية والتجارية.

نظرة عامة على أنظمة تخزين الطاقة: تعد أنظمة تخزين الطاقة السكنية والتجارية محورية لحلول الطاقة المستدامة. تتكون هذه الأنظمة عادة من ثلاثة مكونات رئيسية: نظام إدارة البطارية (BMS) ، ونظام إدارة الطاقة (EMS) ، ومحول تخزين الطاقة (PCS) ، يلعب كل منها دورًا مهمًا في التخزين الفعال وإدارة الطاقة.

فهم سعة بطارية الليثيوم تتلاشى: تتأثر عمر بطاريات ليثيوم أيون بانخفاض تدريجي في قدرتها على توصيل الطاقة ، والمعروفة باسم تتلاشى سعة بطارية الليثيوم. تتأثر هذه العملية بالتفاعلات الكيميائية الداخلية ، والعوامل البيئية الخارجية ، وأنماط الاستخدام داخل تطبيقات تخزين الطاقة.

تخزين الطاقة

يتكون نظام تخزين الطاقة الكهروكيميائي من 3 أجزاء رئيسية لتخزين الطاقة:

● نظام إدارة البطارية (BMS):  يلعب دورًا استشعارًا وهو مسؤول بشكل أساسي عن مراقبة البطارية وتقييمها والحماية والموازنة ؛

● نظام إدارة الطاقة (EMS): يلعب دورًا في صنع القرار وهو مسؤول بشكل أساسي عن جمع البيانات ومراقبة الشبكة وجدولة الطاقة ؛

● محول تخزين الطاقة (PCS): يلعب دورًا تنفيذيًا ووظائفه الرئيسية هي التحكم في عملية الشحن والتفريغ لـ بطارية تخزين الطاقة حزمة وأداء تحويل AC/DC

فهم سعة بطارية الليثيوم تتلاشى

تؤثر عمر دورة بطارية فوسفات الفوسفات في الليثيوم على سعة بطارية الليثيوم أيون عن طريق تقليل كمية الشحن ببطء التي يمكن أن تقدمها على مدى عمرها. يشار إلى هذا باسم تتلاشى سعة بطارية الليثيوم . تشمل العوامل المساهمة في هذه العملية ردود الفعل داخل البطارية والبيئة الخارجية والاستخدام.

التفاعلات الكيميائية

1 تحلل المنحل بالكهرباء:  يمكن لبطاريات ليثيوم أيون أن تتناقص مع مرور الوقت وتنتج منتجات كيميائية غير مرغوب فيها. قد تمنع هذه المركبات من أيونات الليثيوم من التحرك داخل البطارية ، مما يقلل من سعة البطارية.

2 نمو واجهة المنحل بالكهرباء الصلبة (SEI):  في الدورات الأولى من الشحن والتفريغ ، تتشكل واجهة كهربائية مستقرة ومستقرة أو طبقة SEI على سطح الأنود. على الرغم من أن هذه الطبقة أمر حيوي في عمل البطارية ، إلا أن تكوين الطبقة بطريقة مستمرة يمكن أن يكون ضارًا لأنه يستهلك أيونات الليثيوم ، مما يؤدي إلى تلاشي السعة.

3 تدهور الكاثود:  في دورات أطول من الشحن والتفريغ ، قد تتآكل مادة الكاثود وتوافرها لعقد أيونات الليثيوم ، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة البطارية.

العوامل البيئية

1 درجة حرارة:  تزيد درجة الحرارة المرتفعة من المعدل الذي تفكك فيه المنحل بالكهرباء وتشكيل طبقة SEI ، بينما في درجات الحرارة المنخفضة ، يكون تنقل أيونات الليثيوم مقيدًا ، وبالتالي أداء بطارية ليثيوم أيون أقل.

2 رطوبة:  يمكن أن يؤدي التعرض المرتفع للرطوبة إلى تغلغل الرطوبة ، الذي يضر بالكهرباء والمكونات الأخرى للبطارية ، مما يؤدي إلى تلاشي القدرة.

أنماط الاستخدام

1 دورات شحن وتفريغ:  تؤذي دورات الشحن والتفريغ البطارية ، مما قد يتسبب في تدهور الأجزاء الداخلية للبطارية. هذا ، على المدى الطويل ، يؤدي إلى الحد من عمر البطارية.

2 عمق  التفريغ (DOD):  إذا تم تدوير البطارية بانتظام وبشكل كبير إلى مستويات SOC منخفضة للغاية ، فمن المحتمل أن يتم تلاشي السعة بشكل أسرع.

3 الإفراط في الشحن وإفراط في التفريغ:  يؤدي الشحن الزائد للبطارية الليثيوم إلى تطور SEI وتحلل الإلكتروليت ، في حين أن الشحن الزائد يضر أيضًا بخلايا البطارية بشكل لا رجعة فيه.

نصائح عملية للتخفيف من عمر البطارية:

لتمديد عمر بطاريات ليثيوم أيون في أنظمة تخزين الطاقة المنزلية ، ضع في اعتبارك النصائح التالية:

1. ممارسات الشحن:  الحفاظ على البطاريات في رسوم متوسطة المستوى لتقليل التوتر على المكونات.

2. إدارة درجة الحرارة:  قم بتخزين البطاريات في بيئات باردة وجافة لمنع التدهور المرتبط بالحرارة.

3. استخدام العادات:  مارس الاستخدام المعتدل والمعايرة المنتظمة لضمان قراءات دقيقة لسعة البطارية.

دور بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم: توفر بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم عدة مزايا لتخزين الطاقة ، بما في ذلك المقاومة ذات درجة الحرارة العالية ، والقدرة الكبيرة دون تأثير الذاكرة ، والود البيئي. هذه الخصائص تجعلها خيارًا مفضلاً لحلول تخزين الطاقة السكنية والتجارية.

التقنيات المستقبلية لمكافحة تتلاشى سعة البطارية

نظرًا لأن قدرة بطاريات الليثيوم أيون تتناقص تدريجياً مع مرور الوقت ، فمن المهم تمديد حياتهم. هناك شركة تعرف باسم enerlution   بطارية هذا يحقق بالفعل تقدمًا كبيرًا في هذا المجال. يتضمن ذلك معالجة مشكلات مختلفة للبطارية مثل قدرة التلاشي وعدم استقرار الشوارد وتشكيل الطبقات غير المواتية للأداء الفعال. إنهم يقومون بذلك عن طريق إنتاج بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، والتي لها أداء أفضل من بطارية الليثيوم البالغة 48 فولت 5 كيلو وات في الساعة.

فوائد بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم

1 、 الاستقرار الحراري 

توفر بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم مقاومة حرارة فائقة تصل إلى 350 ℃ -500 ℃ ، تتفوق على كيمياء الليثيوم الأخرى التي تصل إلى 200 ℃.

2 、 تأثير الذاكرة مجانا 

استمتع بمرونة شحن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم دون تأثير الذاكرة ، مما يلغي الحاجة إلى دورات التفريغ الكاملة.

3 、 تصميم صديق للبيئة 

اختر بطاريات الفوسفات الحديدية الليثيوم لخيار صديق للبيئة وخالية من المعادن الثقيلة والمتوافقة مع معايير ROHS للاتحاد الأوروبي لتخزين الطاقة المستدامة.

مستقبل البطاريات في enerlution

شركات مثل Enerlution في طليعة تطوير حلول مبتكرة لمكافحة تتلاشى سعة البطارية. من خلال معالجة المشكلات مثل عدم استقرار المنحل بالكهرباء وتكوين طبقة SEI ، تهدف هذه التطورات إلى تمديد حياة وأداء بطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير في تطبيقات تخزين الطاقة.

خاتمة:

يعد فهم العوامل التي تساهم في توهين سعة بطارية الليثيوم ضرورية لتحسين أداء ومتانة أنظمة تخزين طاقة البطارية . من خلال تبني ممارسات الشحن المناسبة ، وإدارة درجة الحرارة ، واستخدام البطاريات بشكل صحيح ، يمكننا تخفيف الحد من عمر البطارية. يبدو مستقبل تخزين الطاقة واعد مع التطورات المستمرة والابتكارات التي تقودها شركات مثل Enerlution.