بطاريات الليثيوم، باعتبارها جيلًا جديدًا من الطاقة النظيفة، لا تساعد فقط على تجنب التلوث البيئي ولكنها أيضًا تسهل حياة الناس اليومية وعملهم. بفضل تطوير بطاريات الليثيوم، يمكن للباحثين الآن تحويل الأدوات والأجهزة والأجهزة الثابتة المختلفة إلى أدوات محمولة تعمل بالطاقة المخزنة في البطاريات. تعد بطاريات الليثيوم أيون حاليًا أفضل بطاريات الدورة العميقة، وتتميز بوظائف جديدة تلبي متطلبات الحياة العصرية.
يمثل الاعتماد المتزايد للسيارات الكهربائية فرصة كبيرة لصناعة بطاريات الليثيوم ذات الدورة العميقة. مع قيام الحكومات في جميع أنحاء العالم بتعزيز النقل المستدام، فإن الطلب على البطاريات عالية الأداء وطويلة العمر آخذ في الارتفاع. توفر بطاريات الليثيوم ذات الدورة العميقة مزايا مثل نطاق قيادة أطول وأوقات شحن أسرع وكفاءة إجمالية أعلى. سيؤدي التقدم المستمر في تكنولوجيا البطاريات وانخفاض التكاليف إلى زيادة نمو سوق السيارات الكهربائية، مما يخلق سوقًا أكبر لبطاريات الليثيوم ذات الدورة العميقة.
ما هي بطارية الليثيوم ذات الدورة العميقة
· ما هو ركوب الدراجات العميقة؟ السمة الأساسية لـ "التدوير العميق" هي التفريغ العميق. على عكس البطاريات الأخرى التي لا يُنصح بتفريغها خارج نطاق سعة محدد، يمكن للبطاريات ذات الدورة العميقة تفريغ معظم سعتها. التفريغ العميق يعني أن شحن البطارية قد استنفد بالكامل تقريبًا، ويشار إلى عملية التفريغ وإعادة الشحن بدورة واحدة. على سبيل المثال، تفريغ البطارية إلى نصف سعتها ثم إعادة شحنها يشكل دورة واحدة. كلما قمنا بتفريغ البطارية بشكل أعمق قبل إعادة الشحن، كلما كانت الدورة أعمق. تحدث هذه العملية في بطاريات الدورة العميقة، ومن هنا جاء الاسم. يتم تفريغ البطارية ببطء حتى تنفد بالكامل ثم يتم إعادة شحنها لإعادة استخدامها.
· ما هي بطاريات الدورة العميقة؟ تم تصميم بطاريات الدورة العميقة للتفريغ المتكرر والعميق. يتم استخدامها بشكل شائع في التطبيقات التي تتطلب مصدر طاقة ثابتًا ومستقرًا، مثل عربات الجولف والرافعات الشوكية وأنظمة الطاقة الشمسية. يمكن أن توفر بطاريات الدورة العميقة طاقة مستقرة على مدى فترة أطول، وهو أمر بالغ الأهمية لأن الأنواع الأخرى من البطاريات تفرغ عند التيارات العالية، ولا توفر سوى جزء صغير من سعتها. بالمقارنة، يتم تفريغ بطاريات الدورة العميقة ببطء وبشكل مستمر، وعادةً ما يصل إلى حوالي 80% من سعتها، مما يؤدي إلى أوقات تشغيل أطول.
· ما هو عمق التفريغ (DOD)؟ عمق التفريغ هو النسبة المئوية التي تمثل مقدار تفريغ البطارية مقارنة بالسعة المقدرة للبطارية. يجب ألا تتجاوز بطاريات الدورة الضحلة عمق التفريغ بنسبة 25%، في حين يمكن للبطاريات ذات الدورة العميقة إطلاق ما يصل إلى 80% من سعتها. تبدأ البطارية في التفريغ عند حد الجهد العلوي وتتوقف عن التفريغ عند حد الجهد الأدنى. مع الأخذ في الاعتبار أن السعة المفرغة تبلغ 100%، فإن 80% DOD تعني تفريغ 80% من سعة البطارية. على سبيل المثال، البدء بحالة الشحن الأولية (SOC) بنسبة 100%، والتوقف عند 20% سيمثل 80% DOD.
· كيف تختلف بطاريات الدورة العميقة عن البطاريات العادية؟ تختلف بطاريات الدورة العميقة عن أنواع البطاريات الأخرى في عدة جوانب رئيسية.
- على عكس البطاريات الأخرى، تم تصميم بطاريات الدورة العميقة لتكون مختلفة. لا ينبغي أبدًا تفريغ البطاريات العادية إلى سعتها الكاملة، في حين أن هذه البطاريات مخصصة لتفريغ أعمق. على سبيل المثال، توفر بطارية بدء تشغيل السيارة العادية دفعة مفاجئة من التيار لبدء تشغيل المحرك. وفي المقابل، تطلق بطاريات الدورة العميقة تيارًا مستمرًا، مما يسمح باستخدامها لفترة أطول.
- يمكن لهذه البطاريات أن تفرغ ما يصل إلى 80%، بينما لا يُسمح للبطاريات الأخرى بتفريغ ما يصل إلى 80%. إذا تم القيام بذلك، فإن البطاريات العادية سوف تتآكل وتفقد المواد النشطة.
- تحتوي بطاريات الدورة العميقة على ألواح أكثر سمكًا، ومواد نشطة أكثر كثافة، وفواصل أكثر سمكًا. وهذا يساعدهم على مقاومة التآكل إلى حد ما وتحمل دورات التفريغ وإعادة الشحن المتكررة. ومع ذلك، نظرًا للألواح والفواصل الأكثر سمكًا، تكون بطاريات الدورة العميقة أثقل بكثير من البطاريات العادية، وهو ما يعتبر قيدًا كبيرًا. ولذلك، تعد البطاريات عميقة الدورة عنصرًا أساسيًا في العديد من التطبيقات التجارية والصناعية.
· تطبيقات بطاريات الدورة العميقة
- تشغيل محركات التصيد البحرية ومعدات الملاحة.
- تشغيل المراكب الشراعية التي تفتقر إلى مرافق الشحن العادية.
- عربات الغولف الكهربائية.
- توفير الطاقة لتطبيقات الطاقة المتجددة، وخاصة تخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
- الكراسي المتحركة الكهربائية.
- معدات الطاقة في المواقع النائية.
- تشغيل إشارات المرور الضوئية للتشغيل دون انقطاع.
- أنظمة تخزين الطاقة الصغيرة خارج الشبكة.
· إلى متى يمكن أن تستمر بطاريات الليثيوم ذات الدورة العميقة؟ يبلغ متوسط عمر البطاريات ذات الدورة العميقة حوالي 3-6 سنوات. ومع ذلك، يمكن أن يختلف عمر بطاريات الدورة العميقة بسبب عوامل مختلفة مثل نوع البطارية وممارسات الاستخدام والصيانة ومناخ الموقع الذي يتم استخدامها فيه. في معظم الحالات، يقع متوسط عمر البطاريات العميقة في نطاق 3-6 سنوات.
كم تدوم بطاريات الليثيوم البحرية؟
عندما يتعلق الأمر بالتطبيقات البحرية، فإن اختيار بطاريات الليثيوم أيون يعتمد على عوامل مختلفة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من بطاريات ليثيوم أيون تعتمد على المواد الخام: بطاريات ليثيوم أيون فوسفات الحديد (LiFePO4)، وبطاريات ليثيوم أيون بوليمر، وبطاريات ليثيوم أيون التقليدية. ويمكن أيضًا تصنيفها بناءً على تعبئة الخلايا إلى بطاريات ليثيوم أيون أسطوانية ذات غلاف فولاذي، وبطاريات ليثيوم أيون كيسية، وبطاريات ليثيوم أيون مربعة الشكل ذات غلاف ألومنيوم.
بطاريات ليثيوم أيون التقليدية:
- تتمتع بطاريات الليثيوم أيون العامة بمقاومة للحرارة أقل من بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد، ومقاومة أقل للبرودة من بطاريات ليثيوم أيون البوليمر، وأداء أمان أقل من بطاريات هيدريد معدن النيكل.
- وهي فعالة من حيث التكلفة وتستخدم عادة للإضاءة ومصادر الطاقة في حالات الطوارئ، وعادة ما يتم وضعها في مواقع يمكنها الحفاظ على درجات الحرارة العادية.
- تندرج العديد من بطاريات الليثيوم أيون الأسطوانية ذات الغلاف الفولاذي ضمن هذه الفئة، على الرغم من توفر بعض بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد المخصصة أيضًا. ومع ذلك، غالبًا ما تكون البطاريات الأسطوانية محدودة الشكل والسعة، مما يجعلها أقل مثالية للاستخدام البحري نظرًا لحجمها ووزنها.
بطاريات ليثيوم أيون بوليمر:
- عادة ما تكون بطاريات ليثيوم أيون البوليمر على شكل خلايا كيسية، وذلك باستخدام عملية إنتاج مكدسة. أنها توفر مرونة أعلى من حيث الحجم والسعة والتصميم الخارجي.
- تعد هذه البطاريات الخيار المفضل للتطبيقات البحرية نظرًا لصغر حجمها ووزنها الخفيف وسعة أكبر في وحدة واحدة. ومع ذلك، فإن تكلفة إنتاجها المرتفعة والتحديات التي تواجه ضمان أداء السلامة تجعل من الصعب اعتمادها على نطاق واسع في البطاريات البحرية.
بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4):
- تتفوق بطاريات LiFePO4 عمومًا على بطاريات الليثيوم أيون التقليدية من حيث الأداء. إنها تظهر مقاومة لدرجات الحرارة العالية ولديها قدرة تفريغ كبيرة بمعدلات عالية.
- في حين أن أدائها في درجات الحرارة المنخفضة قد لا يتطابق مع أداء بطاريات هيدريد معدن النيكل، فإن بطاريات LiFePO4 المحسنة تكون أفضل في درجات الحرارة المنخفضة مقارنة ببطاريات ليثيوم أيون البوليمر. ومع ذلك، قد يتم اختراق أدائها في درجات الحرارة العالية قليلاً.
- من حيث تكاليف التركيب، تعد بطاريات LiFePO4 أكثر تكلفة من بطاريات هيدريد معدن النيكل ولكنها أقل تكلفة من بطاريات ليثيوم أيون البوليمر. وبالتالي، تُستخدم بطاريات LiFePO4 بشكل شائع في التطبيقات البحرية، لأنها توفر حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة لتطبيقات درجات الحرارة العادية المكافئة.
يعتمد اختيار بطارية الليثيوم أيون المناسبة للاستخدام البحري على المتطلبات والشروط والمقايضات المحددة المقبولة للتطبيق المحدد.
كم تزن بطارية الليثيوم البحرية
يرتبط وزن بطاريات الليثيوم البحرية ارتباطًا وثيقًا بعوامل مثل نوع البطارية وسعتها. بشكل عام، كلما كانت سعة البطارية أكبر، كلما كانت البطارية أثقل. بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، تكون بطاريات الليثيوم أيون أخف وزنًا بنفس السعة. بأخذ بطارية 200 أمبير كمثال، تزن بطاريات الليثيوم أيون عادةً حوالي 40-70 رطلاً، بينما تزن بطاريات الرصاص الحمضية حوالي 120-200 رطل بنفس السعة.
