البطارية هي أهم الأجهزة الإلكترونية في أجهزتك. ولكن كيف تتأكد من اختيار بطارية الليثيوم أيون المخصصة المناسبة لأجهزتك؟
تتضمن هذه المقالة جزأين لتوضيح السؤال. يناقش الجزء الأول الاعتبارات المهمة عند اختيار البطارية المناسبة لتطبيق المستهلك. وتشمل هذه قابلية إعادة الشحن، وكثافة الطاقة، وكثافة الطاقة، ومدة الصلاحية، والسلامة، وعامل الشكل، والتكلفة والمرونة. سيتناول الجزء الثاني كيفية تأثير الكيمياء على مقاييس البطارية المهمة، وبالتالي اختيار البطارية للتطبيق الخاص بك. في الجزء الثالث سنلقي نظرة على كيمياء البطاريات الثانوية الشائعة.
بعض الاعتبارات المهمة في اختيار البطارية هي:
1. الابتدائية مقابل الثانوية - أحد الخيارات الأولى في اختيار البطارية هو تحديد ما إذا كان التطبيق يتطلب بطاريات أساسية (استخدام واحد) أو بطاريات ثانوية (قابلة لإعادة الشحن). بالنسبة للجزء الأكبر، يعد هذا قرارًا سهلاً بالنسبة للمصمم. التطبيقات ذات الاستخدام المتقطع العرضي (مثل جهاز إنذار الدخان أو لعبة أو مصباح يدوي)، والتطبيقات التي تستخدم لمرة واحدة والتي يصبح فيها الشحن غير عملي، تبرر استخدام بطارية أساسية. تعتبر أدوات السمع والساعات (الساعات الذكية استثناءً) وبطاقات التهنئة وأجهزة ضبط نبضات القلب أمثلة جيدة. إذا كان سيتم استخدام البطارية بشكل مستمر ولفترات طويلة من الوقت، كما هو الحال في الكمبيوتر المحمول أو الهاتف الخليوي أو الساعة الذكية، فإن البطارية القابلة لإعادة الشحن تكون أكثر ملاءمة.
تتمتع البطاريات الأساسية بمعدل تفريغ ذاتي أقل بكثير - وهي ميزة جذابة عندما يكون الشحن غير ممكن أو عملي قبل الاستخدام الأول. تميل البطاريات الثانوية إلى فقدان الطاقة بمعدل أعلى. وهذا أقل أهمية في معظم التطبيقات بسبب القدرة على إعادة الشحن.
2. الطاقة مقابل الطاقة - يتم تحديد وقت تشغيل البطارية من خلال سعة البطارية المعبر عنها بـ mAh أو Ah وهو تيار التفريغ الذي يمكن أن توفره البطارية بمرور الوقت.
عند مقارنة البطاريات ذات الكيمياء المختلفة، من المفيد النظر إلى محتوى الطاقة. للحصول على محتوى الطاقة في البطارية، قم بضرب سعة البطارية بـ Ah في الجهد للحصول على الطاقة بـ Wh. على سبيل المثال، قد يكون لبطارية هيدريد معدن النيكل بقدرة 1.2 فولت، وبطارية ليثيوم أيون بقدرة 3.2 فولت نفس السعة، لكن الجهد العالي لأيون الليثيوم من شأنه أن يزيد الطاقة.
يُستخدم جهد الدائرة المفتوحة بشكل شائع في حسابات الطاقة (أي جهد البطارية عندما لا تكون متصلة بالحمل). ومع ذلك، تعتمد كل من السعة والطاقة بشكل كبير على معدل التصريف. يتم تحديد القدرة النظرية فقط من خلال مواد القطب النشط (الكيمياء) والكتلة النشطة. ومع ذلك، فإن البطاريات العملية لا تحقق سوى جزء صغير من الأرقام النظرية بسبب وجود مواد غير نشطة وقيود حركية، مما يمنع الاستخدام الكامل للمواد النشطة وتراكم منتجات التفريغ على الأقطاب الكهربائية.
غالبًا ما تحدد الشركات المصنعة للبطاريات السعة بمعدل تفريغ معين ودرجة الحرارة وجهد القطع. وتعتمد السعة المحددة على العوامل الثلاثة. عند مقارنة تقييمات قدرة الشركة المصنعة، تأكد من إلقاء نظرة على معدلات التصريف على وجه الخصوص. قد يكون أداء البطارية التي تبدو ذات سعة عالية في ورقة المواصفات ضعيفًا في الواقع إذا كان استنزاف التيار للتطبيق أعلى. على سبيل المثال، لا يمكن للبطارية المقدرة بـ 2 أمبير لمدة 20 ساعة من التفريغ أن توفر 2 أمبير لمدة ساعة واحدة، ولكنها ستوفر فقط جزءًا صغيرًا من السعة.
توفر البطاريات ذات الطاقة العالية إمكانية التفريغ السريع بمعدلات استنزاف عالية كما هو الحال في الأدوات الكهربائية أو تطبيقات بطاريات السيارات. عادةً ما تكون البطاريات عالية الطاقة ذات كثافة طاقة منخفضة.
التشبيه الجيد للقوة مقابل الطاقة هو التفكير في دلو به صنبور. يمكن للدلو الأكبر أن يحمل المزيد من الماء وهو يشبه البطارية ذات الطاقة العالية. إن حجم الفتحة أو الصنبور الذي يخرج منه الماء من الدلو يشبه الطاقة - فكلما زادت الطاقة، زاد معدل التصريف. لزيادة الطاقة، عادةً ما تقوم بزيادة حجم البطارية (لكيمياء معينة)، ولكن لزيادة الطاقة، فإنك تقلل من المقاومة الداخلية. يلعب بناء الخلايا دورًا كبيرًا في الحصول على بطاريات ذات كثافة طاقة عالية.
يجب أن تكون قادرًا على مقارنة كثافات الطاقة النظرية والعملية للكيمياء المختلفة من كتب البطاريات المدرسية. ومع ذلك، نظرًا لأن كثافة الطاقة تعتمد بشكل كبير على بناء البطارية، فنادرًا ما تجد هذه القيم مدرجة.
3. الجهد الكهربي - يعد جهد تشغيل البطارية أحد الاعتبارات المهمة الأخرى ويتم تحديده بواسطة مواد القطب الكهربائي المستخدمة. التصنيف المفيد للبطاريات هنا هو النظر في البطاريات المائية أو المائية مقابل البطاريات الكيميائية القائمة على الليثيوم. يستخدم كل من حمض الرصاص والكربون الزنك وهيدريد معدن النيكل إلكتروليتات ذات أساس مائي وتتراوح جهودها الاسمية من 1.2 إلى 2 فولت. ومن ناحية أخرى، تستخدم بطاريات الليثيوم إلكتروليتات عضوية ولها جهد اسمي يتراوح من 3.2 إلى 4 فولت (سواء الأولية أو الأولية). ثانوي).
تعمل العديد من المكونات الإلكترونية بجهد أدنى يبلغ 3 فولت. ويسمح جهد التشغيل الأعلى للكيمياء القائمة على الليثيوم باستخدام خلية واحدة بدلاً من خليتين أو ثلاث خلايا مائية على التوالي لتعويض الجهد المطلوب.
شيء آخر يجب ملاحظته هو أن بعض كيميائيات البطاريات مثل Zinc MnO2 لها منحنى تفريغ مائل، في حين أن البعض الآخر لديه شكل مسطح. وهذا يؤثر على جهد القطع (الشكل 3).
الشكل 3: مخطط الجهد بناءً على كيمياء البطارية
VTC مؤامرة بطارية الجهد على الكيمياء
4. نطاق درجة الحرارة - تحدد كيمياء البطارية نطاق درجة حرارة التطبيق. على سبيل المثال، لا يمكن استخدام خلايا الزنك والكربون المائية القائمة على الإلكتروليت في درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية. تظهر الخلايا القلوية أيضًا انخفاضًا حادًا في قدرتها عند درجات الحرارة هذه، على الرغم من أنها أقل من كربون الزنك. يمكن تشغيل بطاريات الليثيوم الأولية المزودة بإلكتروليت عضوي حتى -40 درجة مئوية ولكن مع انخفاض كبير في الأداء.
في التطبيقات القابلة لإعادة الشحن، يمكن شحن بطاريات أيونات الليثيوم بأقصى معدل فقط ضمن نافذة ضيقة تبلغ حوالي 20 درجة إلى 45 درجة مئوية. خارج نطاق درجة الحرارة هذا، يجب استخدام تيارات/فولتية أقل، مما يؤدي إلى أوقات شحن أطول. عند درجات حرارة أقل من 5 درجات أو 10 درجات مئوية، قد تكون هناك حاجة إلى شحن متقطع من أجل منع مشكلة طلاء الليثيوم المتغصن، مما يزيد من خطر الانفلات الحراري (لقد سمعنا جميعًا عن انفجار بطاريات الليثيوم التي يمكن أن تحدث نتيجة لذلك). الشحن الزائد، أو الشحن بدرجة حرارة منخفضة أو عالية، أو قصر الدائرة بسبب الملوثات).
تشمل الاعتبارات الأخرى ما يلي:
5. العمر الافتراضي - يشير هذا إلى المدة التي ستبقى فيها البطارية في مخزن أو على الرف قبل استخدامها. تتمتع البطاريات الأساسية بعمر افتراضي أطول بكثير من البطاريات الثانوية. ومع ذلك، فإن مدة الصلاحية بشكل عام أكثر أهمية بالنسبة للبطاريات الأولية لأن البطاريات الثانوية لديها القدرة على إعادة الشحن. الاستثناء هو عندما تكون إعادة الشحن غير عملية.
6. الكيمياء – العديد من الخصائص المذكورة أعلاه تمليها كيمياء الخلية. سنناقش كيمياء البطاريات المتوفرة بشكل شائع في الجزء التالي من سلسلة المدونات هذه.
7. الحجم والشكل المادي - تتوفر البطاريات عادةً بتنسيقات الحجم التالية: خلايا الأزرار/العملة المعدنية، والخلايا الأسطوانية، والخلايا المنشورية، وخلايا الحقيبة (معظمها بتنسيقات موحدة).
8. التكلفة – هناك أوقات قد تحتاج فيها إلى الاستغناء عن بطارية ذات خصائص أداء أفضل لأن التطبيق حساس للغاية من حيث التكلفة. هذا ينطبق بشكل خاص على التطبيقات ذات الحجم الكبير التي يمكن التخلص منها.
9. لوائح النقل والتخلص – يتم تنظيم نقل بطاريات الليثيوم. يتم أيضًا تنظيم التخلص من بعض كيمياء البطارية. قد يكون هذا أحد الاعتبارات للتطبيقات ذات الحجم الكبير.
10. سلامة بطارية الليثيوم الخاصة بالشركة المصنعة. حتى أن بعض الشركات المصنعة لم تقم بأي اختبار للسلامة والموثوقية من جانبها قبل الإنتاج الضخم. وهذا يشكل خطراً كبيراً في التطبيق النهائي.
هناك العديد من الاعتبارات عند اختيار البطارية. يرتبط العديد منها بالكيمياء، بينما يرتبط البعض الآخر بتصميم البطارية والبناء وقدرة الشركة المصنعة. يعد اختيار الشركة المصنعة لبطاريات الليثيوم أيون الأكثر خبرة هو الأهم. شركة VTC Power Co.، Ltd متخصصة في تصنيع بطاريات الليثيوم أيون لمدة 20 عامًا و تقديم أفضل اقتراح بالنسبة لك!
شركة في تي سي للطاقة المحدودة
هاتف: 0086-0755-32937425
فاكس: 0086-0755-05267647
إضافة: رقم 10، طريق جينلينغ، حديقة تشونغكاي الصناعية، مدينة هويتشو، الصين
البريد الإلكتروني: info@vtcpower.com
موقع الكتروني: http://www.vtcpower.com
الكلمات الرئيسية: # بطارية ليثيوم أيون مخصصة # البطارية الأولية مقابل الثانوية # حزمة بطارية ليثيوم أيون # الحجم والشكل المادي # تصنيع بطارية ليثيوم أيون # الخلايا الأسطوانية # الخلايا المنشورية # العمر الافتراضي # نقل بطاريات الليثيوم # سلامة بطارية الليثيوم # شركة VTC Power Co ., المحدودة
